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Ergebnisse und Diskussion
Experiment, was sich direkt auf die rms-Werte von OH auswirkt 6 .
In den Ebenen x/D=32,3 und x/D=43,1 (siehe Abbildungen 5.8 und 5.9) zeigen
der Arrhenius-Ansatz als auch das assumed-PDF Modell eine ausgeprägte
Verbrennung. Der Unterschied zwischen beiden Verfahren ist deutlich geringer
als in den vorherigen Ebenen. Eine gute Übereinstimmung mit dem Experiment
ist in den Temperatur- und H 2 O-Pofilen erkennbar, außerdem besitzen
die OH-Profile ein ähnliches Niveau wie im Experiment. Der Wasserstoff ist in
beiden Simulationen in der letzten Ebene praktisch komplett verbrannt, während
im Experiment noch eine geringe Menge nachgewiesen werden konnte.
Dadurch fallen die rms-Werte des Wasserstoffs auch in dieser Ebene zu gering
aus. Die Temperaturfluktuationen stimmen relativ gut mit den Messungen
überein.
Die Fluktuationen aller Spezies werden maßgeblich durch die turbulente Skalarenergie
σ Y bestimmt. In Abbildung 5.10 ist die Entwicklung von realer
und modellierter turbulenter Skalarenergie dargestellt. Die experimentell gemessenen
Werte besitzen in den Ebenen ohne Verbrennung (x/D=0,85 und
x/D=10,8) bei σ Y ≈ 0,023 einen fast identischen Maximalwert, was bedeutet,
dass die Speziesfluktuationen relativ konstant sind. Dagegen existiert in
der Simulation bei Ebene x/D=0,85 ein sehr hoher Maximalwert (σ Y ≈ 0,08),
welcher, wie oben schon erläutert, auf den starken Speziesgradienten zurückzuführen
ist. Dieser Maximalwert ist die Ursache für die lokalen Spitzen in
den rms-Profilen aller Spezies in Abbildung 5.5. Anders als im Experiment
verändert sich in der Simulation die turbulente Skalarenergie entlang der
Strömungsrichtung, denn in Ebene x/D=10,8 beträgt der Maximalwert nur
noch σ Y ≈ 0,015. Dieser Abbau wird durch flachere Speziesgradienten im Strömungsfeld
verursacht, wodurch der Produktionsterm P Y kleiner wird und
der Dissipationsterm ε Y einen stärkeren Einfluss gewinnt (Gleichung 3.14).
Ein konstanter Maximalwert in den σ Y -Profilen wurde auch in den Ebenen
x/D=21,5 – x/D=43,1 experimentell ermittelt, also innerhalb der Flamme.
Die in diesen Ebenen berechnete Stärke der turbulenten Skalarenergie entspricht
in sehr guter Näherung den experimentellen Werten, wobei auch hier
eine leichte Abnahme der Maximalwerte entlang der Strömungsrichtung zu
6 Die rms-Werte wachsen mit den Mittelwerten bis Ỹ=0,5, siehe dazu Gleichung 3.25.
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