Laserspektroskopische Untersuchung und mathematische Modellierung turbulenter, vorgemischter Erdgasflammen

这些项目是实验性的研究和数学建模的基础。因此，我们必须通过实验来验证数学模型的正确性，这也是一个很好的发展和验证方法。在热动力学的Zustandsraum zeigt一个感兴趣的Phänomen（MaC）中，一个数据中心火焰的几何尺寸。所有的Zustände一个燃烧的火焰在Nähe niedrigdimensionaler Unterränaler des gesamten Zustsraumes中被发现。Grund hierfür sind Korrelationen zwischen Spezieskonzentrationen，die durch die Dynamik des Reaktionssystems auferlegt韦尔登（Spezies in quasistationären Zuständen，Reaktionen in partielen Gleichgewichten）.本文通过数学分析，提出了一种对火焰传播的描述和对分子输运过程中的散射信息的估计的严格的联合方法。在详细的实验基础上，将这些数值进行了精确的三维非线性拟合，并将其集成到韦尔登中。该火焰通过激光多普勒测风仪（LDA）、激光多普勒测风仪（LIF）和喇曼测量仪（Raman-Messungen）测量。由于各种不同的测量方法，测量信息由Spezieskorrelationen（拉曼）、Gradientenkorrelationen（LIF）和über das zugrundeliegende turbulente Geschwindigkeitsfeld gewinnen提供。Mit Hilfe der Informationen über Majoritätenspezieskonzentrationen und Temperaturen韦尔登die punktförmigen LIF-Eschentenmessungen quantifiziert.该点韦尔登是由一个二维的几何中心和温度场组成的艾兴。本文通过对湍流化学反应的数值模拟方法的系统分析，对湍流化学反应的数值模拟方法进行了初步的探讨。Die Modellierung der Flame erfolgt durch Lösung der Transportgleichung für die gebundenen Wahrscheinlichkeitssetefunktionen aus Geschwindigkeiten und Skalaren.在这种情况下，化学动力学将变得更好，而分子运输过程不会变得更好，也不会变得更韦尔登。人们可以通过实验或直接的数值模拟来研究空间分辨率和相互关系，从而使分子的输运（部分）变得模糊。Insbesondere bei der mathematischen Modellierung vorgemischter Flammen verspricht dieser Antoine starke Verbesserung der Zuverlässigkeit mathematischer Modellierung.

Ziel des Projektes ist die experimentelle Untersuchung und mathematische Modellierung turbulenter Vormischflammen. Hierbei sollen die experimentellen Arbeiten sowohl zur Validierung der verwendeten mathematischen Modelle wie auch zu deren gezielter Entwicklung und Verbesserung dienen. Eine geometrische Darstellung der Daten turbulenter Flammen im thermokinetischen Zustandsraum zeigt ein interessantes Phänomen (MaC). Alle Zustände einer turbulenten Flamme befinden sich in der Nähe niedrigdimensionaler Unterräume des gesamten Zustandsraumes. Grund hierfür sind Korrelationen zwischen Spezieskonzentrationen, die durch die Dynamik des Reaktionssystems auferlegt werden (Spezies in quasistationären Zuständen, Reaktionen in partiellen Gleichgewichten). Eine mathematische Analyse dieser Korrelationen erlaubt eine drastische Vereinfachung der Beschreibung der turbulenten Flamme und die Ermittlung von Zusatzinformationen zur Schließung der molekularen Transportterme. Auf Basis der detaillierten experimentellen Daten soll die These der niedrigdimensionalen Unterräume gefestigt und in die Modellentwicklung integriert werden. Die turbulente Flamme wird durch orts- und zeitauflösende LDA (Laser-Doppler-Anemometrie, Hitzdraht-Anemometrie), LIF (laserinduzierte Fluoreszenz) und Raman-Messungen charakterisiert. Durch die verschiedenen angewendeten Methoden lassen sich umfassende Informationen über Spezieskorrelationen (Raman), Gradientenkorrelationen (LIF) und über das zugrundeliegende turbulente Geschwindigkeitsfeld gewinnen. Mit Hilfe der Informationen über Majoritätenspezieskonzentrationen und Temperaturen werden die punktförmigen LIF-Gradientenmessungen quantifiziert. Die Punktmessungen werden darüber hinaus herangezogen, um zweidimensionale Konzentrations- und Temperaturfelder zu eichen. Eine systematische Analyse der gewonnenen Daten erlaubt dann eine gezielte Verbesserung der Modelle für die Turbulenz-Chemie-Wechselwirkung in turbulenten Vormischflammen. Die Modellierung der Flamme erfolgt durch Lösung der Transportgleichung für die gebundenen Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen aus Geschwindigkeiten und Skalaren. Bei diesem Verfahren wird die chemische Kinetik exakt beschrieben, während die molekularen Transportprozesse nicht geschlossen sind und modelliert werden müssen. Kennt man jedoch aus experimentellen Untersuchungen oder direkten numerischen Simulationen Korrelationen zwischen Spezieskonzentrationen und deren Gradienten, so lassen sich auch die molekularen Transportterme (zumindest partiell) schließen. Insbesondere bei der mathematischen Modellierung vorgemischter Flammen verspricht dieser Ansatz eine starke Verbesserung der Zuverlässigkeit mathematischer Modellierung.