Stochastische Modellierung der Zündprozesse fluorierter Kältemittel mittels 1-D Simulation

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Fluorierte Kältemittel (HFKW/HFO) weisen im Vergleich zu klassischen Kohlenwasserstoffen ein komplexes und häufig grenzwertiges Zündverhalten auf. In sicherheitstechnischen Untersuchungen zeigen Experimente, dass selbst unter identischen Randbedingungen und gleicher Zündenergie einmal eine erfolgreiche Zündung stattfindet und ein anderes Mal nicht. Diese stochastische Natur der Zündung stellt eine Herausforderung für deterministische Modelle dar, die physikalische Parameter wie Zündradius, Energieeintrag oder Reaktionsbeginn ausschließlich als feste Größen betrachten.

Ziel dieser Arbeit ist es, die Zündprozesse fluorierter Kältemittel in eindimensionalen Reaktionsmodellen (1-D) so zu erweitern, dass stochastische Effekte abgebildet werden. Dazu sollen für ausgewählte Modellparameter (z. B. initialer Zündradius, Energieeintrag, lokale Temperaturerhöhung) statistische Verteilungen definiert und in die bestehenden numerischen Modelle integriert werden. Das resultierende Modell soll anschließend genutzt werden, um das experimentell beobachtete probabilistische Zündverhalten zu erklären und zu quantifizieren.

- Einarbeitung: Literaturrecherche zu numerischen 1-D Zündmodellen für fluorierte bzw. schwer zündbare Stoffe, stochastischer Zündmodellierung und Unsicherheitsquantifizierung.

- Durchführung von Simulationen: Implementierung stochastischer Parameterverteilungen und Durchführung von Monte-Carlo-ähnlichen 1-D Simulationen zur Bestimmung der Zündwahrscheinlichkeit sowie der probabilistischen Mindestzündenergie (inkl. Regressionsmethoden).

- Auswertung / Analyse: Vergleich der Simulationsergebnisse mit Experimenten, Sensitivitätsanalyse relevanter Parameter und Entwicklung eines probabilistischen Modells zur Beschreibung des stochastischen Zündverhaltens

- Erwartete Ergebnisse: Ein stochastisch erweitertes 1-D Zündmodell, eine quantitative Beschreibung der Zündwahrscheinlichkeit fluorierter Kältemittel sowie Empfehlungen für zukünftige sicherheitstechnische Bewertungen.

 

Regressionsmethode zur Bestimmung der Mindestzündenergie