Lattice-Boltzmann method for reactive flows at low mach numbers

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Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines effektiven und genauen Lösungsverfahrens auf der Basis von Lattice-Boltzmann Methoden zur Simulation räumlicher und zeitabhängiger, reaktiver Strömungen bei kleinen Machzahlen. Solche Strömungen sind von großem Interesse in weiten Bereichen industrieller Anwendungen der Verfahrens- und Verbrennungstechnik, ihre detaillierte Untersuchung ist Gegenstand aktueller Grundlagenforschung. Durch die Kombination von Lattice-Boltzmann Methoden für die Beschreibung der Strömung und Finite-Differenzen Verfahren für die Spezies- und Energiegleichungen können vorhandene Modelle detaillierter Chemie relativ einfach implementiert werden. Durch die in Vorarbeiten erarbeiteten Konzepte für Gitterverfeinerung und Randformulierungen soll es möglich sein, auch stark anisotrope Phänomene und komplexe Geometrien zu erfassen. Aufgabe des ersten Antragszeitraums ist die Modellierung, die numerische Simulation und die Analyse der strömungsmechanischen und reaktionskinetischen Vorgänge. Die numerische Aufgabe umfasst die Erweiterung auf 3-D und die Implementierung der algorithmischen Entwicklungen zur Verbesserung von Genauigkeit und Konvergenz. Als physikalische Problemstellungen sind die Untersuchungen von Tröpfchenverbrennung und Instabilitätsprobleme in Flammen vorgesehen. Das Ziel besteht in Berechnung des Strömungs- und Temperaturfeldes und Vergleiche mit experimentellen Daten zur Validierung der Simulationsergebnisse.