Mathematical models and methods in combustion theory

  • type: Vorlesung (V)
  • chair: Fakultät für Maschinenbau
  • semester: WS 18/19
  • time:

    Mi, 14:00-15:30 wöchentlich
    10.91   Raum 217 10.91 Maschinenbau, Altes Maschinenbaugebäude

  • sws: 2
  • lv-no.: 2165525
Notes

Termine und Raum: siehe Aushang und Internetseite des Instituts.

Prerequisites

None

Recommendations:

None

Bibliography

Combustion Theory, F A Williams, (2nd Edition), 1985, Benjamin Cummins.

Combustion - Physical and Chemical Fundamentals, Modeling and Simulation, Experiments, Pollutant Formation, J. Warnatz, U. Mass and R. W. Dibble, (3nd Edition), Springer-Verlag, Heidelberg, 2003.

The Mathematical Theory of Combustion and Explosions, Ya.B. Zeldovich, G.I. Barenblatt, V.B. Librovich, G.M. Makhviladze, Springer, New York and London, 1985.

Content of teaching

The lecture shall introduce the basics of the mathematical modeling and the analysis of reacting flow systems. The fundamental models of combustion processes are outlined together with asymptotical methods, which deliver reasonable approximate solutions for numerous combustion processes. Many examples of simplified models for the description of auto-ignition, explosions, flame quenching and detonations will be presented and discussed. The main analytical methods will be illustrated using these simple examples.

Workload

Regular attendance: 22.5 h

Self-study: 97.5 h

Aim

The attendance of this course enables students to:

  • study, understand and apply the fundamental concepts of combustion modelling,
  • develop ideal models for the description of auto-ignition, explosions, flame quenching and detonations,
  • understand the basic mathematical (asymptotic) methods applied in the analysis of these models,
  • perform a mathematical analysis of the models,
  • determine the mathematical properties of the solutions obtained from the models.
Exam description

Oral exam: 30 min

Informationen zur Vorlesung

Die Vorlesung bietet:

Die Vorlesung wird in die Grundlagen der mathematischen Modellierung und der Analyse von reagierenden Strömungen einführen. Hierzu wird die grundlegende Methodik zur Verbrennungsmodellierung umrissen, so wie die Benutzung asymptotischer Theorien, die für eine große Anzahl von Verbrennungsvorgängen ausreichende Näherungslösungen liefern. Im Verlauf der Vorlesung werden vereinfachte und idealisierte Modelle angesprochen, mit denen Selbstzündungen, Explosionen, Flammenlöschung und Detonationen beschrieben werden können. Anhand von einfachen Beispielen werden die wesentlichen analytischen Methoden vorgestellt und illustriert.

Vorlesungsziele:

Nach dieser Veranstaltung können die Studierenden:

  • grundlegende Konzepte zur Modellierung von Verbrennungsprozessen anwenden,
  • idealisierte Modelle mit denen Selbstzündungen, Explosionen, Flammenlöschung und Detonationsprozesse beschrieben werden entwickeln und anwenden,
  • mathematische (asymptotische) Methoden für die Analyse dieser Modelle beschreiben,
  • eine mathematische Analyse dieser Modelle durchführen,
  • die mathematischen Eigenschaften der sich aus den Modellansätzen ergebenden Lösungen bestimmen.

Arbeitsaufwand:

Präsenzzeit: 20,5 Stunden

Selbststudium: 100 Stunden

Prüfung:

Mündlich, Dauer: 30 Min.

Literaturhinweis:

Combustion Theory, F A Williams, (2nd Edition), 1985, Benjamin Cummins.

Combustion - Physical and Chemical Fundamentals, Modeling and Simulation, Experiments, Pollutant Formation, J. Warnatz, U. Mass and R. W. Dibble, (3nd Edition), Springer-Verlag, Heidelberg, 2003.

The Mathematical Theory of Combustion and Explosions, Ya.B. Zeldovich, G.I. Barenblatt, V.B. Librovich, G.M. Makhviladze, Springer, New York and London, 1985.