Well founded modelling of the instantaneous wall heat transfer in Diesel engines with application to 3D-CFD-calculations

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Die Wärmeverluste im Brennraum sind für den Wirkungsgrad der Energieumsetzung, für Bauteilbelastungen und, aufgrund des starken Einflusses der Temperatur auf die Reaktionskinetik, für die Schadstoffbildung in Verbrennungsmotoren von wesentlicher Bedeutung. Durch die fortwährende Steigerung der Leistungsfähigkeit von EDV-Anlagen kommen bei der Motor- und auch Verbrennungsentwicklung zunehmend 3D-CFD-Simulationen zum Einsatz. Der Wärmeübergang zur Brennraumwand wird dabei in der Praxis entweder durch lokal angewandte nulldimensionale Modelle, die eigentlich nur einen integralen Wärmeverlust beschreiben können, oder durch das logarithmische Wandgesetz, das streng nur für stationäre Prozesse gültig ist, beschrieben. Aufgrund dieser bislang nicht befriedigenden Ansätze soll im geplanten Forschungsvorhaben ein halbempirisches, zeitlich und örtlich aufgelöstes Wärmeübergangsmodell physikalisch begründet entwickelt werden, das sowohl für nulldimensionale und Mehrzonen-Modelle, als auch für die Implementation in 3D-CFD-Codes geeignet ist. Dabei sollen insbesondere der Wärmetransport durch Konvektion und Strahlung getrennt erfaßt sowie der Einfluß zeitlich veränderlicher Rußschichten auf den Brennraumoberflächen berücksichtigt werden. Abschließend soll die Allgemeingültigkeit des Modells durch systematische Messung der instationären Wandwärmeströme an einem Einzylinder-Dieselmotor nachgewiesen werden.