Modulhandbuch Wirtschaftsingenieurwesen (B.Sc.) - Fakultät für ...

7 LEHRVERANSTALTUNGEN 149
Lehrveranstaltung: Simulation von Spray- und Gemischbildungs-prozessen in Verbrennungsmotoren
LV-Schlüssel:
[21114]
Lehrveranstaltungsleiter: Baumgarten
Leistungspunkte (LP): 3 SWS: 2
Semester: Wintersemester Level: 4
Sprache in der Lehrveranstaltung: Deutsch
Teil folgender Module: Motorenentwicklung [WI3INGMB17] (S. 68), Verbrennungsmotoren [WI3INGMB16] (S. 69)
Erfolgskontrolle
Die Erfolgskotrolle erfolgt in Form einer mündlichen Prüfung (30 min) (nach §4(2), 2 SPO).
Die Note der schriftlichen Prüfung geht mit einem Gewichtungsfaktor von 3 in die Gesamtnote des Moduls ein.
Voraussetzungen
Die Veranstaltung Verbrennungsmotoren A [21101] muss absolviert worden sein.
Bedingungen
Keine.
Lernziele
Die Vorlesung „Simulation von Spray- und Gemischbildungsprozessen in Verbrennungsmotoren“ befasst sich mit dem in seiner
Bedeutung stetig wachsenden Themengebiet der mathematischen Modellierung und der Simulation der dreidimensionalen
Spray- und Gemischbildungsprozesse in Verbrennungsmotoren. Nach einer Beschreibung der grundlegenden Mechanismen und
Kategorien der innermotorischen Spray- und Gemischbildung werden die erforderlichen Grundgleichungen abgeleitet, um dann
Teilprozesse wie Strahlaufbruch, Tropfenabbremsung, -verformung, -zerfall, -kollisionen, -verdampfung, Wandfilmbildung, Zündung
etc. zu betrachten. Im Anschluss daran werden zukunftsweisende Gemischbildungsstrategien sowie die damit verbundenen
Potenziale direkteinspritzender Motoren behandelt.
Inhalt
1. Grundlagen der Gemischbildung in Verbrennungsmotoren: Aufbruchsarten flüssiger Strahlen, Aufbruchsarten flüssiger
Tropfen, Struktur motorischer Sprays, Spray-Wand-Interaktion
2. Einspritzsysteme und Düsentypen: direkteinspritzende Dieselmotoren, direkteinspritzende Ottomotoren,
3. Grundgleichungen der Fluiddynamik (1): Beschreibung der kontinuierlichen Phase, Eulersche Betrachtungsweise und materielle
Ableitung, Erhaltungsgleichungen für eindimensionale Strömungen, Erhaltungsgleichungen für mehrdimensionale
Strömungen, Turbulente Strömungen
4. Grundgleichungen der Fluiddynamik (2): Beschreibung der dispersen Phase, Spray Equation, Monte-Carlo-Methode,
Stochastic-Parcel-Methode, Euler-Lagrangesche Beschreibung von Sprays,
5. Modellierung der Spray- und Gemischbildung (1), Primärzerfall: Blob-Methode, Verwendung von Verteilungsfunktionen,
turbulenzinduzierter Primärzerfall, kavitationsinduzierter Primärzerfall, Primärzerfall von Hohlkegelsprays
6. Modellierung der Spray- und Gemischbildung (2) - Sekundärzerfall: phänomenologische Modelle, Taylor-Analogy Break-Up
(TAB) Modell, Kelvin-Helmholtz-Modell, Rayleigh-Taylor-Modell, kombinierte Modelle
7. Modellierung der Spray- und Gemischbildung (3): Modellierung des aerodynamischen Tropfenwiderstandes, Modellierung
der Tropfenverdampfung, Flash-Boiling, Modellierung der turbulenten Dispersion
8. Modellierung der Spray- und Gemischbildung (4): Modellierung von Tropfenkollisionen, Modellierung von Spray-
Wandinteraktionen
9. Modellierung der Spray- und Gemischbildung (5): Modellierung von flüssigen Wandfilmen, Modellierung der Zündung,
10. Moderne Brennverfahren (1), DI-Dieselmotoren: konventionelle Dieselverbrennung, Mehrfacheinspritzung und Einspritzverlaufsformung,
Piezo-Injektoren, variable Düsenkonzepte, Druckmodulation,
11. Moderne Brennverfahren (2), direkteinspritzende Benzinmotoren: Betriebsarten, Schichtladekonzepte
12. Moderne Brennverfahren (3), HCCI-Brennverfahren: Grundlagen, HCCI-Reaktionskinetik, Emissionsverhalten, Einflussparameter
zur Steuerung von Zündung und Verbrennung
Anmerkungen
Es handelt sich um eine Blockveranstaltung.
Modulhandbuch: Stand 13.03.2009 Wirtschaftsingenieurwesen (B.Sc.)