Turbulente Verbrennung: Ein hybrides "LES-tracking-Verfahren" für Vormischflammen unter Berücksichtigung instationärer Frontstrukturen

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Ein neuartiges, konservatives, numerisches "Large Eddy Simulation" (LES) Verfahren soll für die Simulation beschleunigender turbulenter Vormischflammen in großskaligen Geometrien konstruiert werden. Dazu wird eine hybride Flammenverfolgungs-Methode verwendet, welche eine Zwei-Skalensimulation des turbulenten Strömungsfeldes mit einer Levelset Methode, welche explizit die Frontgeometrie berechnet, verbindet. Die Kopplung von Flamme und Strömung wird über eine "In-Zell-Rekonstruktions-Methode" erzielt. Dabei kommen Sprungbedingungen, welche die Darstellung instationärer Frontphänomene erlauben, zum Einsatz. Adaptiv einsetzbare, eindimensionale Flammenstrukturmodule, welche normal zur Flammentopologie ausgerichtet sind, berechnen dynamisch lokale Frontgrößen, wie z.B. die Brenngeschwindigkeit. Die Ankopplung an die Außenströmung wird alleinig über integrale Randbedingungen erreicht. Mit einem Satz verschiedener (turbulenter) Verbrennungsmodelle können mit dem neuen numerischen Verfahren in konsistenter Weise laminare Deflagrationen, schnelle turbulente Flammen sowie Detonationswellen repräsentiert werden. Aufgrund des Zwei-Skalenansatzes kann das Verfahren in der ganzen Bandbreite zwischen statistischem Turbulenzmodell und "Direkter Numerischer Simulation" (DNS) eingesetzt werden.