Entwicklung und Implementierung automatisch reduzierter Reaktionsmechanismen für die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen [article]

Tilmann Blasenbrey, Universität Stuttgart, Universität Stuttgart
2001
In dieser Arbeit wurden die dynamischen Eigenschaften chemischer Reaktionsmechanismen im Kontext der Methode der intrinsischen niedrig dimensionalen Mannigfaltigkeiten (ILDM) untersucht. Die thermokinetischen Zustaende des Systems relaxieren auf Hyperflaechen im Zustandsraum, bzw. Attraktoren, die den ILDMs entsprechen. Bei der ILDM-Methode wird ausgenutzt, dass die sehr schnell relaxierenden chemischen Prozesse identifiziert und dann entkoppelt werden koennen. Von besonderem Interesse in
more » ... schen Anwendungen sind technische Brennstoffe, dabei handelt es sich meist um komplexe Gemische hoeherer Kohlenwasserstoffe. Die Besonderheit der Verbrennungsmechanismen hoeherer Kohlenwasserstoffe ist ihre hierarchische Struktur, die sich im reduzierten System wiederspiegelt und somit bei der Erzeugung von ILDMs ausgenutzt werden kann. Um die vereinfachten Kinetiken verwenden zu koennen, musste eine geeignete Implementierung in CFD-Programme entwickelt werden. Die Wechselwirkung von chemischen und physikalischen Prozessen wird durch Mischungs- und Transportmodelle beschrieben, die im gesamten Zustandsraum definiert sind. Wobei die Auswirkungen der Entkopplung der schnellen chemischen Prozesse bei reduzierten Kinetiken eine besondere Rolle spielen. Daher muessen die Kopplungen sowohl im turbulenten als auch im laminaren Fall in den reduzierten Unterraum projiziert werden. Auf diese Weise koennen die Einfluesse der schnellen entkoppelten chemischen Prozesse auf die jeweiligen Mischungs- und Transportmodelle beruecksichtigt werden. Mit den vorgestellten Methoden werden nun auch komplexe, technisch relevante Brennstoffe einer auf ILDM beruhenden Mechanismusreduktion zugaenglich. Die vorgestellten effizienten Verfahren erlauben die Implementierung in Programmpakete zur Beschreibung laminarer und turbulenter reaktiver Stroemungen.
doi:10.18419/opus-1513 fatcat:hqsfdbmgi5efpcuc6tv2h6iv2e