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Numerische Simulation turbulenter vorgemischter Verbrennungssysteme: Entwicklung und Anwendung eines RANS-basierten Gesamtmodells

Schneider, Elena :
Numerische Simulation turbulenter vorgemischter Verbrennungssysteme: Entwicklung und Anwendung eines RANS-basierten Gesamtmodells.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2006)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Numerische Simulation turbulenter vorgemischter Verbrennungssysteme: Entwicklung und Anwendung eines RANS-basierten Gesamtmodells
Language: German
Abstract:

In der folgender Arbeit wurde ein Gesamtmodel zur Simulation der turbulenter Vormischverbrennung unter der Gasturbinen typischen 3-D Bedingungen entwickelt und untersucht. Der Augenmerk wurde auf die Beschreibung des Post-Flammenbereiches gerichtet. Das Modell wurde in RANS-Kontext formuliert. Folgende Teilmodelle wurden dabei kombiniert: Die Modellierung der vorgemischten Flammenausbreitung innerhalb der turbulenter Umgebung wurde über das G-Gleichungsmodell realisiert und für den Fall der Teilvormischverbrennung erweitert. Dabei wurde das G-Gleichungsmodell mit dem Mischungstransport gekoppelt, um die von der Äquivalenzrate abhängige laminare Brenngeschwindigkeit zu bestimmen. Die Beschreibung des Transports der Flammenfront wurde über die Level-set-Methode realisiert. Die Speziesverteilung im Postflammen Bereich wurde durch Kopplung des G-Gleichungsmodells sowohl mit Gleichgewichtschemie als auch durch die Konditionierung der Reaktionsfortschrittsvariablen (ILDM-Chemiemechanismus) auf die Flammenfront untersucht, wobei auch die kinetische Effekte berücksichtigt werden können. Die Turbulenz-Chemie Interaktion wurde mit Hilfe der Methode angenommener Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion beschrieben. Der Einfluss gekühlter Wände auf Temperatur- und Speziesverteilung in den Brennkammern kann durch das Strahlungsmodell berücksichtigt werden. Das in dieser Arbeit implementierte SPn-Modell beinhaltet wellenlänge- und gasmischungsabhängige Absorptionskoeffitienten. Wird die Strahlung durch Rußpartikel beeinflusst, kann das durch zusätzliche Absorptionskoeffitienten, die aus integrierten Rußmodell folgen, berücksichtigt werden. Das vorgestellte Gesamtmodell wurde in einem komplexen dreidimensionalen CFD-Code mit flexible Geometrie integriert und anhand zwei Konfigurationen getestet.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
In this work a complete CFD model for the simulation of turbulent premixed flames under the typical for real gas turbine conditions was developed and evaluated. The attention was directed to the desicription of the post flame region. The model was formulated in RANS context. Following elements were combined: The capturing of the turbulent premixed flame propagation was performend by means of G-equation model, which was extended to account for partial premixing effects. This was done by coupling to the mixing transport to define the laminar burning velocity, which is dependent on the equivalence ratio. The transport of a flame front was captured by using level-set method. The species formation in the post flame region was done by both , the simple equilibrium chemistry approach and condotioned onto the flame front progress variables (ILDM-chemistry mechanism)approach (CPVA) to account for the kinetic effects. The interaction between turbulence and chemistry is described by means of multivariate presumed PDF approach. The influence of the cooles walls on the temperature and species formation was considered by including the radiation model. In this work a SPn-model was implemented which implies inhomogenious, on the wellen length and gas mixture dependent absorption coefficients. The influence from soot particles on radiation is considered by means of integrated soot model. This complete model was implemented in a three dimensional CFD-code for complex geometries and evaluated by means of two configurations. by means of twoEnglish
Uncontrolled Keywords: turbulente vorgemischte Vrbrennung, G-Gleichung, Strahlung, Ruß
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
turbulente vorgemischte Vrbrennung, G-Gleichung, Strahlung, RußGerman
turbulent premixed combustion, G-equation, radiation, sootEnglish
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: Fachbereich Maschinenbau
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:22
Last Modified: 07 Dec 2012 11:51
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000637
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-6372
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Oberlack, Prof. Dr.- Martin
Advisors: Janicka, Prof. Dr.- Johannes
Refereed: 17 May 2005
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/637
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