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

Das assumed-PDF Verbrennungsmodell
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2
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P [-]
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0,25 0,5 0,75 1
Y N2
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Y O2
0,2
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0,6
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1
Y N2
Abbildung 3.9: Unterschied zwischen realer (links) und modellierter (rechts)
PDF für den Fall der Mischung einer Spezies mit Luft.
3.4.2 Entmischung der Luft
Der Vorteil, alle Speziesfluktuationen über nur einen Parameter zu beschreiben,
kann zu Ungenauigkeiten in den Varianzen und Kovarianzen der einzelnen
Spezies führen (siehe Abschnitt 3.3.4). Desweiteren treten auch Fluktuationen
auf, welche physikalisch gar nicht existieren. So verhält sich zum Beispiel
die reine Mischung aus Luft und Wasserstoff in der Realität anders, als
durch das Modell beschrieben. Wird Wasserstoff in eine Luftströmung eingedüst,
kann die Mischung über eine PDF beschrieben werden. Obwohl hauptsächlich
die drei Spezies N 2 , O 2 und H 2 vorhanden sind, hat die PDF einen
zweidimensionalen Charakter, da N 2 und O 2 bereits perfekt mit einem Verhältnis
von ca. 75,5 Massenprozent Stickstoff und 24,5 Massenprozent Sauerstoff
vermischt sind. Eine solche physikalisch korrekte Verteilung zeigt Abbildung
3.9 auf der linken Seite, während auf der rechten Seite dieselbe Gasmischung
mit einer β-PDF dreier Speziesmassenbrüche beschrieben wird. Der
dreidimensionale Charakter dieser PDF bedeutet quasi eine „Entmischung“
von Stickstoff und Sauerstoff.
Um den Einfluss dieses Vorgangs auf die Verbrennung zu untersuchen, wurden
die resultierenden Zündverzugszeiten zweier Konstant-Volumen Reaktoren
verglichen. Hierbei ist der erste ein herkömmlicher Reaktor ohne fluktuierende
Temperatur und ohne fluktuierende Spezies. Im zweiten Reaktor wur-
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