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Erschienen in:

2019 | OriginalPaper | Buchkapitel

53. Simulation der Benzinverbrennung

verfasst von : Dr.-Ing. Christian Krüger, Dr. rer. nat. Frank Otto

Erschienen in: Grundlagen Verbrennungsmotoren

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Zusammenfassung

Die Kapitel 52 und 53 sind der strömungsmechanischen Simulation der turbulenten Verbrennung für Diesel‐ wie Ottomotoren gewidmet. Im Kern geht es dabei nur um die turbulente Mittelung des Quellterms der Speziestransportgleichungen (47.18); allerdings ist unmittelbar einsichtig, dass dies ein schwieriges Unterfangen darstellt, da Reaktionskinetik typischerweise exponentiell von der Temperatur abhängt. Der notwendige Modellierungsaufwand dafür ist nicht unerheblich. Mit der reinen Applikation kommerziell standardisierter Modellierungen kommt man (leider) immer noch nicht sehr weit.

Es sei darauf hingewiesen, dass wir uns hier ausschließlich mit motorischer Verbrennung beschäftigen, d. h. mit instationären, turbulenten Verbrennungsprozessen in komplexen, bewegten Geometrien, in Folge oder in Begleitung von komplexen Gemischbildungsvorgängen. Von daher wird schnell klar, dass viele Verbrennungsmodellierungen, die für wesentlich einfachere Randbedingungen entwickelt wurden, nicht auf Motoren übertragbar sind. Ein weiteres großes Problem für die nachhaltige Etablierung allgemein bewährter Modellierungsfortschritte stellt auch nach wie vor das Fehlen eines zuverlässigen Strahlmodells dar, da dadurch eine Bewertung der Qualität eines Verbrennungsmodells schwierig wird.

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Nächstes Kapitel Strömungsmechanische Simulation von Ladungswechsel, Gemischbildung und Verbrennung: Ausblick

Es muss an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass die ITNFS‐Funktion eine physikalische Bedeutung hat. Aber auch im numerischen Sinne wirkt sie eben äußerst vorteilhaft.

\( \text{erf}(x)=\frac{1}{\sqrt{\pi }}\int\limits_{-\infty }^{x}{\exp (-{{x}^{2}})\mathrm{d}x}\).

Die physikalische Information einer Konfiguration sollte unter einer Eichtransformation \( {{l}_{\text{F}}}(x)\to {{l}_{\text{F}}}(x)+G(x)\Phi (x)\) für beliebige \( \Phi (x)\) invariant sein. Diese Forderung kann dazu dienen, geeignete Formen der Transportgleichungen (53.50) zu evaluieren. Siehe dazu auch Kraus (2006).

Das eigentliche Weller‐Modell aber ist ein Zweigleichungsmodell, das die Flammenfront detailliert auflöst und den Flammenflächenmodellen ähnelt (siehe Weller 1993).

Gülder, Ö.L.: Correlations of laminar combustion data for alternative S.I. engine fuels. SAE Paper 841000. (1984)CrossRef

Halstead, M.P., Kirsch, L.J., Quinn, C.P.: The Autoignition of Hydrocarbon Fuels at High Temperatures and Pressures – Fitting of a Mathematical Model. Combustion and Flame 30, 45–60 (1977)CrossRef

Hermann, A.: Modellbildung für die 3D-Simulation der Gemischbildung und Verbrennung für Ottomotoren mit Benzin-Direkteinspritzung (2008). Dissertation, Universität Karlsruhe

Herweg, R.: Die Entflammung brennbarer, turbulenter Gemische durch elektrische Zündanlagen – Bildung von Flammenkernen, (1992). Dissertation, Universität Stuttgart

Kolmogorov, A.N., Petrovsky, I.G., Piskunov, N.S.: Study of the diffusion equation with growth of the quantity of matter and its application to a biology problem. Bull. Univ. Moscou, Ser. Int., Sec. A 1, 1–25. In: Pelcé, P. (Hrsg.) Dynamics of curved fronts, perspectives in physics. Academic Press, New York (1988)

Kraus, E.: Simulation der vorgemischten Verbrennung in einem realen Motor mit dem Level-Set-Ansatz (2006). Dissertation, Universität Tübingen

Mayer, Th: Dreidimensionale Simulation der Stickoxidbildung und der Klopfwahrscheinlichkeit in einem Ottomotor (2005). Dissertation, Universität Stuttgart

Peters, N.: Turbulent combustion. Cambridge University Press, Cambridge (2000)CrossRef

Poinsot, T., Veynante, D.: Theoretical and numerical combustion. R.T. Edwards, Philadelphia (2001)

Weller, H.G.: The development of a new flame area combustion model using conditional averaging. Thermo-Fluids Section Report TF/9307. Imperial College of Science, Technology and Medicine, London (1993)

Titel: Simulation der Benzinverbrennung
verfasst von: Dr.-Ing. Christian Krüger
Dr. rer. nat. Frank Otto
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Buch: Grundlagen Verbrennungsmotoren
Print ISBN: 978-3-658-23556-7

Electronic ISBN: 978-3-658-23557-4

Copyright-Jahr: 2019
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-23557-4_53

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