Passive scalar interface in a spatially evolving mixing layer (A. Attili and D. Denker)

Quartz nozzle sampling (D. Felsmann)

Dissipation element analysis of a planar diffusion flame (D. Denker)

Turbulent/non-turbulent interface in a temporally evolving jet (D. Denker)

Dissipation elements crossing a flame front (D. Denker and B. Hentschel)

Particle laden flow (E. Varea)

Turbulent flame surface in non-premixed methane jet flame (D. Denker)

DNS of primary break up (M. Bode)

Diffusion flame in a slot Bunsen burner (S. Kruse)

Various quantities in spatially evolving jet diffusion flame (D. Denker)

Tropfennahe Umgebung

Modellierung der Transportmechanismen in der nahen Umgebung von verdunstenden Kraftstofftropfen

 

Projektbeschreibung

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Diskussionen über den Klimawandel und den negativen Einfluss von Treibhausgasen wie CO2 haben zu strengeren Grenzwerten für neue Motorengenerationen im Automobilsektor geführt. Numerische Motorsimulationen haben sich hierbei als nützliches Werkzeug erwiesen, um die gestiegenen gesetzlichen Anforderungen zu erfüllen. CFD Simulationen sind in der Lage schnell und kostengünstig Ergebnisse zu liefern, um experimentelle Untersuchungen zu unterstützen und den Entwicklungsprozess zu beschleunigen.


Ein fundiertes Verständnis des Einspritzungs- und Gemischbildungsprozesses in direkteinspritzenden Ottomotoren ist die Voraussetzung, um die nachfolgende Verbrennung und Emissionsbildung zu optimieren. Allerdings zeigte eine Sensitivitätsstudie des Verdunstungsmodells, welches üblicherweise in Lagrange’schen Spray Simulationen verwendet wird, Defizite bei feinen Gitterauflösungen, welche jedoch gewünscht sind, um lokale Gradienten im Temperatur-, Spezies- und Geschwindigkeitsfeld aufzulösen. Darüber hinaus wurde das Verdunstungsmodell an Hand des Spezialfalls eines verdunstenden Einzeltropfens hergeleitet und ist somit nicht in der Lage, Tropfen-Tropfen Interaktionen zu berücksichtigen wie sie in dichten Sprays üblicherweise auftreten. Folglich war das Ziel des vorliegenden Projektes die Entwicklung eines verbesserten Verdunstungsmodells, welches auch kleine Gitterkantenlänge zu Tropfendurchmesser Verhältnisse und Tropfen-Tropfen Interaktionen berücksichtigen kann.

Zu diesem Zweck wurden Simulationen des Einspritzungs- und Gemischbildungsprozesses eines Ottomotors für verschiedene Lastpunkte und Drehzahlen durchgeführt und hieraus der Parameterraum der lokalen Tropfenverdunstung extrahiert. Auf Basis dieser Bedingungen wurden hoch aufgelöste Tropfensimulationen durchgeführt, um die relevanten Phänomene zu identifizieren, welche die Tropfenverdunstung beeinflussen. Hieraus wurde schließlich ein verbessertes Verdunstungsmodell abgeleitet, welches gitterunabhängige Ergebnisse liefert und in der Lage ist Tropfen-Tropfen Interaktionen zu berücksichtigen. Dieses Projekt liefert den beteiligten Industrieunternehmen ein umfassendes Verständnis des Tropfenverdunstungsprozesses. Das entwickelte Verdunstungsmodell ist leicht zu implementieren und kann dabei helfen die Genauigkeit von Motorsimulationen zu verbessern.

 

Weitere Informationen und Unterlagen

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Der Abschlussbericht zum Projekt "Modellierung der Transportmechanismen in der nahen Umgebung von verdunstenden Kraftstofftropfen".

 

Kontakt

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Jörn Hinrichs         Institut für Technische Verbrennung (ITV), RWTH Aachen University

 

Karin Schlottke     Institut für Thermodynamik der Luft- und Raumfahrt (ITLR), Universität Stuttgart

 

 

Förderung

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Das IGF-Vorhaben (19320 N) der Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschine (FVV) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Kontakt

Institut für Technische Verbrennung
RWTH Aachen University
Templergraben 64
52056 Aachen
Germany

Tel:  +49 (0)241 80-94607
Fax: +49 (0)241 80-92923

Öffnungszeiten Sekretariat: 09-12 Uhr

office(at)itv.rwth-aachen.de



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  • 16-25. Sep 2020
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