Modellierung und Validierung von Verbundwahrscheinlichkeitsdichtefunktionen der skalaren Feinstruktur bei turbulenter Mischung

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Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Validierung von Modellen zur Grobstruktursimulation (LES) von turbulenter Mischung unter besonderer Berücksichtigung der Fluktuationen von Mischungsbrüchen. Adäquate Modelle für die in einer LES nicht aufgelösten Fluktuationen und deren Verteilungen sind insbesondere in reaktiven Systemen notwendig, da die so genannte Mikro-Mischung die Reaktionsraten ganz wesentlich beeinflusst. Während für den speziellen Fall der Mischung von zwei Strömen zahlreiche Ansätze existieren bzw. in Entwicklung sind, richtet sich das Augenmerk im beantragten Vorhaben auf die Mischung in Mehr-Strom-Systemen, welche durch zwei oder mehr Mischungsbrüche zu beschreiben sind. Mit solchen "ternären Mischer" haben sich bisher nur einige wenige Untersuchungen befasst, so dass hier wissenschaftliches Neuland betreten wird. Von besonderem Interesse sind statistische Korrelationen zwischen den verschiedenen Mischungsbrüchen und deren Auswirkungen auf den Reaktionsumsatz. Als wichtiger Teil der geplanten Arbeiten soll die direkte numerische Simulation (DNS) von turbulenter Drei-Strom-Mischung einen Beitrag zum tieferen Verständnis der Mischprozesse in solchen Konfigurationen liefern. DNS Rechnungen unterschiedlicher ternäer Mischer sollen durchgeführt werden, um Modellansätze für die Feinstrukturvarianzen im Kontext einer Grobstruktursimulation (LES) zu überprüfen und zu erweitern. Darüber hinaus soll ein Ansatz zur Darstellung der Feinstrukturverteilung turbulenter Mischungsbruchfluktuationen in einer LES entwickelt und validiert werden.