Numerische Simulation turbulenter Verbrennungsvorgänge in Raketenbrennkammern bei flüssiger Sauerstoffeinbringung

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Ziel dieses Antrags ist die Entwicklung eines numerischen Verfahrens zur dreidimensionalen Simulation der Verbrennungsvorgänge in Raketenbrennkammern. Damit soll ein besseres Verständnis der darin auftretenden, äußerst komplexen physikalischen Vorgänge erlangt werden. Die dafür notwendigen numerischen Entwicklungen betreffen vor allem die flüssige Einbringung des zur Verbrennung notwendigen Sauerstoffs (LOX) und die Wechselwirkung der Turbulenz mit der chemischen Kinetik. Die Simulation soll den gesamten Brennkammer- und Düsenbereich erfassen. Dies stellt sowohl an die Modellierung als auch an das numerische Verfahren hohe Anforderungen. Gebiete mit extrem niedriger als auch mit sehr hoher Mach-Zahl müssen gleichermaßen effizient simuliert werden. Die flüssige Phase soll durch ein LagrangeVerfahren modelliert und mit dem Euler-Verfahren zur Lösung der Gasphasengleichungen gekoppelt werden. Dabei sind alle wichtigen Austauschvorgänge zu berücksichtigen. Die Modellierung der Turbulenz-Reaktionswechselwirkung erfolgt durch angenommene Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen (assumed-PDF).