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Zusammenfassung

Aspekte wie Ressourcenschonung, zunehmende Verschärfung der Gesetzgebung bezüglich Schadstoffminimierung bei Verbrennungsprozessen, und ökonomische Kriterien bilden die Motivationen für die Forschungsaktivitäten des ITT um die meist übervereinfachten Modellannahmen für viele kinetisch kontrollierte Teilaspekte in Energiewandlungsprozessen, wie z.B. Schadstoffbildung oder Turbulenz-Chemie Wechselwirkung, zu verbessern. Hierzu werden anhand von Detailexperimenten Submodelle entwickelt, die dann in technischen Anwendungen realistischere Vorhersagen (z.B. durch numerische Simulationen) erlauben.
Reagierende Strömungen sind durch ein komplexes Wechselspiel von Strömung, chemischer Reaktion und molekularem Transport gekennzeichnet. Sie lassen sich durch Lösung der zugrundeliegenden Erhaltungsgleichungen für Masse, Impuls, Energie und Speziesmassen (partielles Differentialgleichungssystem) numerisch modellieren. Die Modellierung technischer Prozesse wird durch die Tatsache erschwert, dass sich die charakteristischen Zeit-, Längen- und Geschwindigkeitsskalen um mehrere Größenordnungen unterscheiden (Zeitskalen chemischer Reaktionen im Nanosekunden bis Sekunden-Bereich, Dicke von Flammenfronten kleiner als 1mm, Systemabmessungen u. U. mehrere Meter, usw.). Eine direkte numerische Simulation technischer Systeme unter Auflösung der kleinsten Skalen ist deshalb selbst mit den schnellsten vorhandenen Großrechnern nicht möglich. Deshalb werden hierarchische Modellierungsansätze verwendet, bei denen Ergebnisse der Simulation von Detailsystemen (z. B. von Wirbeln, die mit Flammenfronten wechselwirken) gezielt zur Entwicklung von Modellen zur Simulation technischer Systeme eingesetzt werden. Die Arbeiten am ITT umfassen deshalb die ganze Breite numerischer Simulation von Detailsimulationen bis zur Modellierung technischer Verbrennungssysteme.