pdf-download - Lehrstuhl für Thermodynamik

2 Simulation der Strömungs- und
Mischvorgänge
Die enorme Entwicklung der Rechnertechnologie in den letzten zwei
Jahrzehnten ermöglicht den Einsatz numerischer Methoden zur detaillierten
Untersuchung komplizierter Verbrennungsvorgänge in realen,
dreidimensionalen Geometrien. Die Bedeutung dieser Entwicklung
ist von hohem Wert, da einerseits eine wesentliche Kostenreduzierung
in der Entwicklungsphase erreicht werden kann und andererseits
die Verwendung numerischer Methoden mit hoher räumlicher
Auflösung, wie z.B. CFD - Methoden, ein detailliertes Studium von
Strömungs- und Reaktionsphänomenen ermöglicht. Bei der Untersuchung
reagierender Überschallströmungen ist die Bedeutung der numerischen
Methoden noch ausgeprägter: hohe Betriebskosten der Experimente,
Probleme bei der Simulation von Flugbedingungen, Beschränkungen
auf die für Überschallströmungen geeigneten Messmethoden
und deren geringe Genauigkeit zwingen zu einem intensiven
Einsatz von Numerik. Allerdings können die numerischen Modelle
noch nicht alle Strömungs- und Reaktionsphänomene mit der entsprechenden
Genauigkeit erfassen, eine Weiterentwicklung ist notwendig.
Daraus folgt, dass die höchste Effizienz bei der Untersuchung
und der Entwicklung von Überschallbrennkammern durch den
parallelen Einsatz von experimentellen und numerischen Methoden
erreicht wird. Die numerischen Methoden unterscheiden sich in Bezug
auf die Genauigkeit, den Anwendungsbereich und den Bedarf
an Rechnerressourcen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden sowohl rechengünstige
eindimensionale Methoden zum Studium der Grundlagen
der Reaktionskinetik und der Gasdynamik als auch rechenaufwändige
CFD–Methoden für die zwei- und dreidimensionale Simulation
der Strömungs- und Verbrennungsvorgänge in der Brennkammer
weiterentwickelt und verwendet. Die Zielsetzung für die numerischen
Arbeiten war die effiziente Untersuchung der reagierenden
Überschallströmung in einer Modellbrennkammer mit Hilfe der CFD-
Methode. Hierauf waren die gewählten Ansätze auszurichten.
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