pdf-download - Lehrstuhl für Thermodynamik - Technische ...

Tabellierung
kalte Strömung (100 %)
Verbrennung ohne PDF (468 %)
assumed-PDF Verbrennung (3155 %)
tabellierte Verbrennung (106 %)
Rechenzeit
Abbildung 4.19: Relativer zeitlicher Aufwand für unterschiedliche Einstellungen
der Simulation.
lichen Aufwand für eine detaillierte Verbrennungsrechnung ohne Fluktuationen
zeigt der blaue Balken. Hier wurde der Jachimowski-Mechanismus
mit seinen neun Spezies und 19 Reaktionsgleichungen in FLUENT implementiert.
Das Lösen der zusätzlichen Reaktionsgleichungen lässt die Rechenzeit
stark ansteigen. Der wesentlich höhere numerische Aufwand, welcher
für die Berechnung der PDF notwendig ist, wird am gelben Balken deutlich.
Da ein solches Modell in FLUENT nicht verfügbar ist, ist die zusätzliche Rechenzeit
mit einem Faktor 8,3 abgeschätzt. Dieser zeitliche Faktor wurde aus
Reaktionsreaktor-Rechnungen ermittelt (Reaktor siehe Abschnitt 4.2.2) welche
mit dem assumed-PDF Verbrennungsmodell durchgeführt wurden und
zum Vergleich mit einem Arrhenius-Ansatz ohne Fluktuationen. Der grüne
Balken zeigt den zeitlichen Bedarf des mittels Tabellierung implementierten
assumed-PDF Verbrennungsmodells, wobei hier vom idealen Fall einer
voll entwickelten Tabelle ausgegangen wird. Nach jedem Zeitschritt des CFD-
Lösers wird der thermo-chemische Zustand ausgelesen, der neue Zustand extrapoliert
und wieder zurück auf die FLUENT-Variablen geschrieben. Dieser
Vorgang erhöht die Rechenzeit der CFD-Simulation nur um 6% und ist damit
sogar deutlich schneller als die detaillierte Verbrennung ohne Fluktuationen.
100