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Entwicklung physikalisch – chemischer Modelle zur detaillierten Beschreibung von Zündprozessen

Entwicklung physikalisch – chemischer Modelle zur detaillierten Beschreibung von Zündprozessen
type:Bachelor- o. Masterarbeit
time:nach Absprache
place:

Simon Fischer

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Inhalt

Aus sicherheitstechnischer Sicht ist ein genaues Verständnis von Zündvorgängen verschie-dener Zündquellen in reaktiven Umgebungen unabdingbar. Mithilfe detaillierter physikalisch – chemischer Modelle soll eine zuverlässige Modellierung von Zündprozessen ermöglicht werden, um daraus allgemeine prädiktive Modelle abzuleiten. Diese Modelle müssen das bei Zündprozessen auftretende, komplexe Wechselspiel zwischen chemischer Kinetik, molekula-ren Transportprozessen, physikalischen Prozessen und Strömung beschreiben können. Die so berechneten Zündprozesse sollen später als laminare Zündszenarios in Methoden zur Modellierung von turbulenten Strömungen (z.B. DNS, LES, pdf-Methoden) implementiert werden. Dazu wird ein hierarchisches Modellierungskonzept entwickelt, das sowohl detaillier-te und reduzierte chemische Modelle enthält, als auch Bibliotheken von Zündvorgängen. Für die Entwicklung solcher Bibliotheken sollen drei verschiedene Zündszenarien untersucht werden. Dies sind Zündprozessen an heißen mechanischen Funken (Spänen, etc.), Zün-dung durch elektrische Entladung und Zündprozesse an heißen, reaktiven Freistrahlen. Um effiziente Bibliotheken der einzelnen Zündvorgänge erstellen zu können, ist es unverzichtbar diejenigen Parameter zu identifizieren, die die Zündung maßgeblich beeinflussen. Dazu ge-hören neben der Zusammensetzung des Gases, Druck und Temperatur unmittelbar vor der Zündung weitere Parameter, die von dem jeweiligen Zündvorgang abhängen. Um auch komplexe Brennstoffe (z.B. Diethylether) berücksichtigen zu können wird eine reduzierte Beschreibung der chemischen Kinetik verwendet. Dazu dient das REDIM-Konzept, das die Kopplung von chemischer Kinetik und molekularem Transport berücksichtigt.

Zündprozesse an heißen, reaktiven Freistrahlen stellen ein zu untersuchendes Zündszenario dar. Die Auswirkungen der Zusammensetzung des reaktiven Freistrahls und inhomogener Strö-mungsfeldern werden durch die Kopplung redu-zierter chemischer Kinetik mit einem Modell zur Beschreibung turbulenter Strömungen, basierend auf Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktionen (PDF-Modell), untersucht. Die Zündung durch elektri-sche Entladung kann durch ein Ensemble von stochastischen Partikeln, die eine lokale Zün-dung charakterisieren, beschrieben werden. Zur Beschreibung dient zunächst ein einfaches Modell, in dem eine bestimmte Anzahl an Partikel den Zustand „verbrannt“ zugewiesen be-kommt. Wechselwirkungen von verbrannten und unverbrannten Partikeln werden durch Mi-schungsmodelle berücksichtigt.
Innerhalb dieses Forschungsvorhabens entstehen immer wieder Möglichkeiten für interes-sante Bachelor- und Masterarbeiten sowie HiWi-Tätigkeiten. Sprechen Sie uns bei Interesse gerne an!