Institut für Kolbenmaschinen (IFKM)

Numerische Bestimmung der Verlöschgrenze von Flammenfronten

Aufgabenbeschreibung

Im Zentrum der Forschung und Weiterentwicklung von Verbrennungsmotoren hinsichtlich Wirkungsgradsteigerung, Emissionsminderung und Kompatibilität mit regenerativen Kraftstoffen steht der innermotorische Verbrennungsprozess. Bei diesem breitet sich die Flammenfront ausgehend von der Zündzone in Abhängigkeit der lokalen Brenngeschwindigkeit in die hoch turbulente Strömung aus. Eine für das Verständnis turbulenter Verbrennungsprozesse wesentliche verbrennungstechnische Kenngröße ist die Verlöschstreckgrenze und der Löschabstand von Flammenfronten. Erstere tritt bei der hydrodynamischen Streckung von Flammenfronten auf. Der Löschabstand wiederum tritt bei Annäherung der Flammenfront an eine kalte Wand auf. Im Rahmen dieser Arbeit soll die Abhängigkeit der Verlöschstreckgrenze und des Löschabstands von den Betriebsbedingungen numerisch analysiert werden. Die Analyse soll mit der Berechnungsprogrammbibliothek Cantera und der Programmiersprache Python erfolgen. Cantera bietet neben Szenarien zur Simulation gestreckter Flammen auch die Möglichkeit zum Aufbau von Reaktornetzwerken. Für die Simulationen soll ein solches Reaktornetzwerk aufgebaut werden, mit welchem unter Berücksichtigung aller konvektiven und diffusiven Flüsse im Fluid sowohl eine hydrodynamisch gestreckte Flamme, als auch die Annäherung der Flamme an eine Wand berechnet werden kann. Somit ist der Schwerpunkt der Arbeit:

  •  Aufbau einer Finite-Volumen-Berechnungsmethode mit detaillierter Chemie
Fachrichtung: Maschinenbau, Verfahrenstechnik, Chemieingenieurwesen
Beginn: ab sofort
Art: Modellierung und Simulation
Voraussetzungen:

Grundkenntnisse in Fluid-und Thermodynamik