Numerische Simulation von Strömungen von Verbrennungsvorgängen

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Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von numerischen Verfahren zur Strömungssimulation unter Berücksichtigung von Verbrennungsvorgängen. In einem ersten Schritt wurde die Modellierung von turbulenter Mischung und chemischer Reaktionen an die vorhandenen Navier-Stokes-Verfahren gekoppelt, um den Verbrennungsprozeß von Luft mit Wasserstoff in Überschallströmungen zu berechnen. Im weiteren werden nun mit detaillierten Strömungssimulationen die Entwicklung von Scherschicht und lokale Phänomene der Zündung und Flammenstabilisierung untersucht. Um auch die Verbrennung von flüssigen Brennstoffen berücksichtigen zu können, werden die Verfahren in Aachen und Rouen dahingehend erweitert, die Zerstäubung von Flüssigbrennstoffen zu modellieren. Aus diesem Grund wird der französische Partner direkte numerische Simulationen von Mischungs- und Zerstäubungsprozessen beisteuern. Diese Ergebnisse werden dazu genutzt, die im Aachener Verfahren benutzten Modelle zur turbulenten Mischung und Verbrennung zu validieren und zu verbessern. Zusätzlich wird auf deutscher Seite der FEM-Strömungslöser weiterentwickelt und im Hinblick auf die Komplexität der untersuchten Strömungsfälle für den Einsatz auf Hochleistungs- (Parallel-) Computern vorbereitet. Darüber hinaus wird der deutsche Partner durch Ergebnisse von Zerstäubungsexperimenten und experimentellen Untersuchungen von reaktiven Scherschichten des DLR zur Weiterentwicklung der numerischen Verfahren beitragen.