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Zusammenfassung und Ausblick
kleinen Wert besitzen. Die Verwendung von mittleren Speziesmassenbrüchen
geht von einem lokal gerührtem Zustand aus und vernachlässigt den Effekt,
dass Brennstoff und Oxidator lokal in ungemischtem Zustand vorliegen können.
Der verwendete assumed-PDF Ansatz kann diese beiden Unzulänglichkeiten
eines Ansatzes ohne thermo-chemischer Fluktuationen umgehen, da
eben diese Temperatur- und Speziesfluktuationen modelliert werden. Dieser
Ansatz besitzt daher ein Potential für die Verbesserung der Simulation der
Selbstzündung in turbulenten Strömungen.
Das Potential des Verbrennungsmodells wird durch die Berechnung der detaillierten
Chemie in Kombination mit je einer Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion
für die Temperatur und die Gaszusammensetzung erreicht, was numerisch
sehr aufwendig ist. Aus diesem Grund wurde eine bestehende Tabellierungsmethode
für hoch-dimensionale Tabellen weiterentwickelt und auf
die Bedürfnisse des assumed-PDF Modells angepasst. Dafür wurde ein neuer
Such-Algorithmus entwickelt und eine alternative Methode für einen wesentlich
schnelleren Datenzugriff implementiert. Das Programm verfügt über
eine Schnittstelle zum CFD-Löser FLUENT, konnte aber erfolgreich auch auf
weitere CFD-Löser portiert werden.
Die Untersuchung des Einflusses der Turbulenz-Chemie Interaktion dieses
assumed-PDF Ansatzes ergab eindeutige Auswirkungen der Fluktuationen
von Temperatur und Spezies. Mit steigenden Temperaturfluktuationen wird
die Zündverzugszeit verkürzt und mit steigenden Speziesfluktuationen wird
diese verlängert. Beide Variablen haben demnach einen entgegengesetzten
Effekt und schwächen sich gegenseitig in ihrer Wirkung ab. Zur korrekten
Beschreibung des lokalen thermo-chemischen Zustands gehören die exakten
Werte von Temperatur- und Speziesvarianz, da sie sich sensitiv auf die lokale
Produktion von Wärme und Spezies auswirken. Diese Varianzen, deren genauer
Betrag essentiell für die korrekte Berechnung der Verbrennung ist, werden
durch jeweils eine Transportgleichung bestimmt. Bei der Simulation des
Experiments von Cheng et al. musste eine Modellkonstante innerhalb einer
Transportgleichung leicht angepasst werden, um eine bestmögliche Übereinstimmung
mit den experimentellen Daten der turbulenten Skalarenergie σ Y
zu erzielen. Mit Hilfe dieser Variablen σ Y können alle lokalen Speziesvarian-
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