Modellierungskonzepte für die Chemie-Turbulenz-Interaktion

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Die mathematische Modellierung verdrallter Flammen stellt aufgrund der intensiven Kopplung zwischen turbulenten Transportprozessen und chemischer Kinetik eine schwierige Aufgabe dar. Insbesondere gilt dies für instationäre Prozesse wie das verbrennungsinduzierte Wirbelaufplatzen. In diesem Projekt werden Modelle zur mathematischen Beschreibung der Kopplungsprozesse zwischen chemischer Kinetik und turbulentem Strömungsfeld entwickelt. Die verwendete Methodik besteht aus zwei Bausteinen. Die chemische Kinetik wird durch reduzierte Mechanismen beschrieben, die mit dem ILDM-Verfahren („intrinsic low-dimensional manifolds“) entwickelt werden. Die Chemie-Turbulenz-Wechselwirkung wird durch Lösen der gebundenen Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion (PDF) von Geschwindigkeit und Skalaren modelliert. In der ersten Antragsphase wurden die bestehenden Modelle zur PDF-Simulation so modifiziert, dass eine Beschreibung von Drallströmungen möglich ist. Zusätzlich wurde das ILDM-Konzept erweitert. Es erlaubt nun eine genaue Beschreibung der Kinetik auch weit ab vom chemischen Gleichgewicht. Beispielsimulationen verifizieren die entwickelten Modelle.