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Grundlagen
Edukte ineinander. Die Reaktionszone bildet sich in einem Bereich, wo
die Edukte in ausreichendem Maße vorhanden sind, also ungefähr bei
stöchiometrischem Verhältnis. Die Reaktion wird aufrecht erhalten indem
Brennstoff und Oxidator in die Reaktionszone diffundieren. Die Produkte
der Verbrennungsreaktion sowie die dabei freigesetzte Wärme diffundieren
wiederum aus der Reaktionszone hinaus in Richtung Brennstoff
und Oxidator.
• Die Dicke einer nicht-vorgemischten Flamme ist stark vom lokalen Streckungsfaktor
abhängig. Eine Streckung der Flamme tritt auf, weil das Zusammenbringen
von Oxidator und Brennstoff lokal eine Strömungsform
erzeugt, die einer Gegenstrom-Konfiguration entspricht.
• Nicht-vorgemischte Flammen besitzen keine charakteristische Ausbreitungsgeschwindigkeit.
Eine Fortpflanzung normal zur Flammenfront ist
nicht möglich, da die Reaktionszone von Gebieten flankiert wird, welche
entweder zu mager oder zu fett zum Verbrennen sind.
Obwohl durch den zusätzlichen Mechanismus der Mischung die Vorgänge
komplexer sind als bei der vorgemischten Verbrennung, kann durch die Annahme
von unendlich schneller Chemie die Berechnung nicht-vorgemischter
Flammen deutlich vereinfacht werden. Dieser Ansatz wird seit einigen Jahrzehnten
bei Flammen benutzt, bei welchen die Mischung der limitierende
Faktor ist.
Ein wichtiger Parameter der nicht-vorgemischten Verbrennung ist der Mischungsbruch
Z , der eine Information über den Ort der Flammenfront liefert.
Dieses inerte Skalar kann über die Element-Massenbrüche definiert
werden, oder den Massenbruch einer nichtreagierenden Spezies darstellen.
Der Mischungsbruch hat demnach einen maximalen (bzw. minimalen) Wert
am Rand der Brennstoff-Einströmung und einen minimalen (bzw. maximalen)
Wert am Rand der Oxidator-Einströmung. Durch den linearen Zusammenhang
mit den Speziesmassenbrüchen ist der Ort der stöchiometrischen
Spezies-Zusammensetzung eindeutig mit einem Mischungsbruch Z st verbunden.
Werden alle Diffusivitäten als gleich angenommen, kann der Mi-
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