Die genaue Vorhersage der Temperaturverteilung in der Brennkammer ist die Basis für eine weitere Erhöhung des Druck- und Temperaturniveaus und damit der Effizienz bei gleichzeitiger Einhaltung der Emissionsgrenzwerte. Diese erfordert die realitätsnahe Modellierung von wichtigen Teilprozessen und deren Integration in ein Gesamtmodell. Die Teilprozesse, die dabei betrachtet werden, sind der Einfluss der Spraystartcharakteristik auf die Dispersion der Brennstofftropfen, die Tropfen-Wand Interaktion, um unerwünschte Brennstoffablagerung zu minimieren sowie des Einflusses von Wärmeverlusten auf die Wärmefreisetzungscharakteristik. Darüber hinaus soll die Vorhersagefähigkeit des erweiterten Modells anhand der Simulation des Verbrennungsverlaufs von zwei geometrisch ähnlich skalierten Brennkammern demonstriert werden. Die beabsichtigte Forschungsarbeit wird in 3 Arbeitsschritten bzw. Arbeitspaketen realisiert. Im ersten Arbeitspaket erfolgt die Validierung des entwickelten Modells durch den Vergleich mit existierenden experimentellen Ergebnissen. Durch die Bewertung der schon integrierten Modelle werden die Schwachstellen des entwickelten Modells identifiziert, sodass dieses entsprechend modifiziert oder erweitert werden kann. Im zweiten Arbeitspaket erfolgt die Integration von neuen Teilmodellen zur Erfassung des Einflusses von Wärmeverlusten auf die Wärmefreisetzung und Modellen zur Beschreibung der Tropfen-Wand Interaktion. Abschließend soll im dritten Arbeitspacket die Modellierung des Gesamtprozesses für die unterschiedlichen Betriebsbedingungen erfolgen, die innerhalb des CEC Projektes 3G auch experimentell von dem DLR untersucht werden, um die Einsatzfähigkeit des erweiterten Modells für die Auslegung von realen Gasturbinenbrennkammern zu bewerten.
In dem Teilprojekt 1F wird ein Verbrennungsmodell für die Verbrennung von flüssigen Brennstoffen und Flüssigbrennstoff/Wasser-Emulsionen entwickelt und anhand experimenteller Daten verifiziert. Ausgehend von einer vorgegebenen Tropfen- und Geschwindigkeitsverteilung des flüssigen Brennstoffs am Brennkammereintritt werden mit dem zu entwickelnden Modell die Dispersion und die Verdampfung der Tropfen im Brennraum sowie die anschließende Oxidation des Brennstoffdampes berechnet. Als Ergebnis erhält man die Verteilung der flüssigen und gasförmigen Brennstoffmasse im Brennraum sowie die detaillierte Beschreibung des Strömungs-, Mischungs- und Reaktionsfeldes, die für den Designprozess von essentieller Bedeutung sind. Die beabsichtigte Arbeit wird in 4 Arbeitsschritten bzw. Arbeitspaketen realisiert. Im ersten Arbeitspaket wird der reaktionskinetische Mechanismus entwickelt, der anhand gemessener Flammengeschwindigkeiten validiert und innerhalb des zweiten Arbeitspaketes in den CFD Code integriert wird. Dabei geht es hauptsächlich um die Parametrisierung des Quellterms für den Reaktionsfortschritt. Das dritte Arbeitspaket befasst sich mit der Erweiterung des CFD Codes für die Berechnung von turbulenten, reaktionsbehafteten 2-Phasen Strömungen. Dabei ist wichtig die Vorgabe von realistischen Randbedingungen für das Spray. Die angesprochene Erweiterung wird schließlich innerhalb des letzten Arbeitsschrittes anhand experimenteller Daten validiert.
Objective: The proposed project focuses on the development of a CFD based predictive simulation tool for the combustion and mixture preparation processes of a gasoline direct injection (GDI) engine with stratified charge. This objective shall be reached by combining approaches, which have already performed very successfully for the Coherent Flame Model (CFM), the G-equation approach and the Representative Interactive Flame let (RIF) approach. Since the processes of spray formation and atomisation strongly influence the subsequent combustion process, spray modelling for GDI injectors will also be part of the project. The modelling is supported by direct numerical simulation for spray and combustion. Validation will be done by comparison to spray experiments conducted in a high-pressure vessel and to experiments in an engine with optical access.
Entwicklung von Verfahren zur Messung, Begrenzung und Beseitigung geruchsintensiver Stoffe. Erarbeiten wissenschaftlich-technischer Grundlagen fuer die Beurteilung des Standes der Technik und der technischen Entwicklung als Voraussetzung fuer die Begrenzung dieser Stoffe.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Zur Zeit gibt es keine wirtschaftlich vertretbare Brennstoffzerstäubungsdüse für kleine Ölgebläsebrenner mit einem großen Leistungs-Modulationsbereich. Das Schwingstößeldüsen-Konzept erlaubt genau dies. Deshalb soll die Schwingstößeldüse, deren prinzipielle Funktion durch Vorversuche nachgewiesen wurde, zu einem ausgereiften Produkt fertig entwickelt werden. Fazit: Das Betriebsverhalten der Schwingstößeldüse konnte im Verlauf dieses Projektes erheblich verbessert werden. Die erreichte Minimalleistung lag mit 40 kW jedoch noch deutlich über dem angestrebten Wert.