Numerische Methoden für schwach kompressible reagierende Strömungen mit mehreren Skalen

弱可压缩多尺度响应流的数值方法

• 批准号: 5270212
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Rupert Klein
• 金额: --
• 依托单位: Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Equilibre (IRPHE) CNRS UMR 138 UMR 6594
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 1995-12-31 至 2002-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5270212?language=en
• 关键词: Numerische; Methoden; schwach; kompressible; reagierende

Akustische Verbrennungsinstabilitäten können unakzeptable Geräuschniveaus technologischer Verbrennungssysteme hervorrufen. Sie können zur Entstehung von Turbulenzen und damit zu drastischen Flammenbeschleunigungen bis hin zum Übergang in eine Detonation führen. Solche unerwünschten Flammenbeschleunigungen findet man z.B. bei klopfendem Betrieb von Otto-Motoren und bei Explosionsvorgängen nach Austritt brennbarer Gase in Industrieunfällen. Von Interesse sind sowohl die rein gasförmige Verbrennung als auch Aerosol-Luft-Mischungen. Die experimentell zu beobachtenden einschlägigen Unterschiede im Verhalten homogener und nicht-homogener Systeme sind bisher nur unvollständig verstanden. Die numerische Simulation dieser Vorgänge ist aufgrund der Mehrskaleneigenschaften der zugrundeliegenden Strömungen äußerst anspruchsvoll: Typische chemische Längenskalen sind von der Größenordnung von 1/10 Millimetern, typische Wirbelstrukturen aufgrund von Flammeninstabilitäten erreichen Durchmesser im Zentimeterbereich, während langwellige akustische Wellen im relevanten Mach-Zahl-Bereich in der Größenordnung von mehreren Metern liegen können. Im Rahmen der ersten und zweiten Antragsperiode werden und wurden eine Anzahl von Schlüsseltechniken entwickelt, die notwendige Bausteine für die erfolgreiche Bearbeitung des Gesamtprojektes sind. Diese Techniken umfassen:· Erweiterung eines Flammenverfolgungsverfahrens für kompressible Strömungen auf den Grenzfall kleiner Mach-Zahl · Physikalisch motivierte Mehrskalenmethoden zur Darstellung langwelliger akustischer Phänomene,· deren Kopplung an einen Löser für quasi-inkompressible reaktive Strömungen,· Darstellung gekrümmter Ränder auf einem kartesischen Rechengitter.Diese Algorithmischen Elemente werden im selben Programmrahmen aufgebaut. Deshalb ist die Möglichkeit der späteren Kopplung der einzelnen Verfahren in einem umfassenden Programm gegeben. Die Arbeiten auf deutscher Seite innerhalb dieses Projektes werden sich auf zwei Teilbereiche konzentrieren: Zum einen soll zielstrebig an einer umfassenden Programmversion gearbeitet werden, die alle notwendigen Eigenschaften zur Simulation der Experimente des französischen Partners besitzt. Zum anderen sollen grundlegende Fragestellungen zur Wechselwirkung langwelliger akustischer Störungen mit kurzwelligen konvektiven Phänomenen geklärt werden. Diese Erkenntnisse werden sowohl vom Standpunkt der Grundlagenforschung her neu sein, als auch potentiell äußerst wertvolle Hinweise zur Gestaltung effizienter numerischer Verfahren liefern.

Akustische Verbrennungsinstabilitäten können unakzeptable Geräuschniveaus technologischer Verbrennungssysteme hervorrufen.您可以在一次爆炸中对湍流进行测量，并对火焰进行破坏。Solche unerwünschten Flammenbeswear unigungen findet man z.B.在奥托发动机的发动机和在工业区的澳大利亚燃烧气体的爆炸装置之间。Von Interesse sind sowohl die rein gasförmige Verbrennung als auch Aerosol-Luft-Mischungen. Die experimentell zu beobachtenden einschlägigen Unterschede im Verhalten homomer und nicht-homomer Systeme sind bisher努尔unvolständig verstanden.该数值模拟方法主要是为了研究压力场的马赫-扎尔-贝雷赫效应：典型的化学反应场是1/10毫米汞柱的压力场，典型的火焰结构场是在零米范围内的火焰不稳定性场，而马赫-扎尔-贝雷赫效应场是在压力场中的压力场。Im Rahmen der ersten und zweiten Antragsperiode韦尔登und wurden eine Anzahl von Schlüsseltechniken entwickelt，die nottwendige Bausteine für die erfolgreiche Bearbeitung des Gesamtprojektes sind.该技术包括：· Erweiterung eines Flammenverfolgungsverfahrens für kompressible Strömungen auf den Grenzfall kleiner Mach-Zahl · Physikalisch motivierte Mehrskalenmethoden zur Darstellung langwelliger akustischer Phänomene，· deren Kopplung an einen Löser für quasi-inkompressible rektive Strömungen，· Darstellung gekrümmter Ränder auf einem kartesischen Rechengitter.Diese misschen Elemente韦尔登im selben Programmrahmen aufgetaut. Deshalb ist die Möglichkeit der späteren Kopplung der einzelnen Verfahren in einem umfassenden gegeben.德国的劳动力市场将这些韦尔登分为两种类型：一种是通过一个程序设计工具韦尔登来实现的，所有这些都是对法国合作伙伴实验的模拟。Zum anderen sollen grundependence de Fragestellungen zur Wechselfenkung langwelliger akustischer Störungen mit kurzwelligen convektiven Phänomenen geklärt韦尔登.这一成果韦尔登来自于新的基础研究的立场，也有可能成为新的有效的数字计算工具。