Numerik zur Berechnung turbulenter vorgemischter Verbrennung

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Numerische Methoden zur Simulation hochturbulenter Verbrennungsprozesse sollen entwickelt werden. Wichtige Anwendungen sind Supernova-Explosionen und Explosionsvorgänge in technischen Anlagen.Turbulente Verbrennungsprozesse können mit Hilfe der strömungsmechanischen Erhaltungssätze, chemischer Transportgleichungen und geeigneter Turbulenzmodelle beschrieben werden. Schnelle Chemie und relativ ineffizienter turbulenter Transport bedingen dünne Verbrennungsfronten, die sich numerisch mit Hilfe von Frontenverfolgungsalgorithmen darstellen lassen. Die effektive Brenngeschwindigkeit solcher Flammen wird von deren interner Struktur bestimmt. Ein numerisches Verfahren muß deshalb eine flexible Repräsentation dieser internen Struktur ermöglichen.Bei hochturbulenter Verbrennung treten auf den kleinsten Längenskalen turbulente Mischung und chemische Reaktion in direkten Wettbewerb. Die Verbrennungsphysik ist in diesem Bereich noch weitgehend unverstanden. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung analytisch abgesicherter numerischer Werkzeuge, die zum einen die Beschreibung der internen Flammenstruktur und zum anderen die Ankopplung einer solchen Flamme an das restliche Strömungsfeld mit Hilfe eines Level-Set basierten Frontverfolgungsalgorithmus ermöglichen.