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Simulation der Verbrennung

  • Christian Krüger
  • Frank Otto
Chapter
Part of the ATZ/MTZ-Fachbuch book series (ATZMTZ)

Zusammenfassung

Dieser Abschnitt ist der strömungsmechanischen Simulation der turbulenten Verbrennung für Diesel- wie Ottomotoren gewidmet. Im Kern geht es dabei „nur“ um die turbulente Mittelung des Quellterms der Spezies-Transport-gleichungen; 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.

Literatur

  1. Bilger, R.W.: Conditional Moment Closure for Turbulent Reacting Flow. Phys Fluids A 5(2), 436–444 (1993)CrossRefzbMATHGoogle Scholar
  2. De Paola, G., Mastorakos, E., Wright, Y.M., Boulouchos, K.: Diesel Engine Simulations with Multi-Dimensional Conditional Moment Closure. Combustion Science and Technology 180(5), 883–899 (2008)CrossRefGoogle Scholar
  3. Dederichs, A.S., Balthasar, M., Mauß, F.: Modeling of NOx and Soot Formation in Diesel Combustion. Oil & Science and Technology 54, 246–249 (1999)Google Scholar
  4. Gülder, Ö.L.: Correlations of Laminar Combustion Data for Alternative S.I. Engine Fuels. SAE Paper 841000 (1984)Google Scholar
  5. Halstead, M.P., Kirsch, L.J., Prothero, A., Quinn, C.P.: A Mathematical Model for Hydrocarbon Autoignition at High Pressures. Proceedings of the Royal Society A346, 515–538 (1975)CrossRefGoogle Scholar
  6. 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)CrossRefGoogle Scholar
  7. Hermann, A.: Modellbildung für die 3D-Simulation der Gemischbildung und Verbrennung für Ottomotoren mit Benzin-Direkteinspritzung (2008). Dissertation, Universität KarlsruheGoogle Scholar
  8. Herweg, R.: Die Entflammung brennbarer, turbulenter Gemische durch elektrische Zündanlagen – Bildung von Flammenkernen, (1992). Dissertation, Universität StuttgartGoogle Scholar
  9. Hiroyasu, H., Kadota, T., Arai, M.: Development and Use of a Spray Combustion Modeling to Predict Diesel Engine Efficiency and Pollutant Emission. Part 1: Combustion Modeling. Bulletin of the JSME 26, 569–575 (1983)CrossRefGoogle Scholar
  10. Klimenko, A.Y., Bilger, R.W.: Conditional Moment Closure for Turbulent Combustion. Prog. Energy Comb. Sci 25, 595–687 (1999)CrossRefGoogle Scholar
  11. 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)Google Scholar
  12. Kraus, E.: Simulation der vorgemischten Verbrennung in einem realen Motor mit dem Level-Set-Ansatz (2006). Dissertation, Universität TübingenGoogle Scholar
  13. Lehtiniemi, H., Amnéus, P., Mauss, F., Balthasar, M., Karlsson, A., Magnusson, I.: Modeling Diesel Spray Ignition Using Detailed Chemistry with a Flamelet Progress Variable Approach, Towards Clean Diesel Engines. Lund (2005)CrossRefGoogle Scholar
  14. Mayer, Th: Dreidimensionale Simulation der Stickoxidbildung und der Klopfwahrscheinlichkeit in einem Ottomotor (2005). Dissertation, Universität StuttgartGoogle Scholar
  15. Nagle, J., Strickland-Constable, R.F.: Oxidation of carbon between 1000–2000 °C. Bd. 1. Pergamon Press, London, UK, S. 154–164 (1962)Google Scholar
  16. Patterson, M.A., Reitz, R.D.: Modelling the Effects of Fuel Spray Characteristics on Diesel Engine Combustion and Emissions. SAE Paper 980131 (1998)Google Scholar
  17. Peters, N.: Turbulent Combustion. Cambridge University Press, Cambridge UK (2000)CrossRefzbMATHGoogle Scholar
  18. Poinsot, Th., Veynante, D.: Theoretical and Numerical Combustion. R.T. Edwards, Inc., Philadelphia, US (2001)Google Scholar
  19. Pope, S.B.: PDF methods for turbulent reactive flows. Prog. in Energy Comb. Sci. 19, 119–197 (1985)CrossRefGoogle Scholar
  20. Rao, S., Rutland, C.J.: A Flamelet Timescale Combustion Model for Turbulent Combustion in KIVA, 12th Int. Multidim. Engine Modeling User’s Group Meeting at the SAE Congress (2002)Google Scholar
  21. Rieckers, A., Stumpf, H.: Thermodynamik Bd. 2. Vieweg Verlag, Braunschweig (1977)Google Scholar
  22. Steiner, R., Bauer, C., Krüger, C., Otto, F., Maas, U.: 3D-Simulation of DI-Diesel Combustion applying a Progress Variable Approach Accounting for Complex Chemistry, to be published at SAE 03/04 (2004)Google Scholar
  23. Stumpf, H., Rieckers, A.: Thermodynamik Bd. 1. Vieweg Verlag, Braunschweig (1976)Google Scholar
  24. 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)Google Scholar
  25. Wolfer, H.H.: Der Zündverzug beim Dieselmotor VDI Forschungsheft 392 (1938)Google Scholar

Copyright information

© Springer Fachmedien Wiesbaden 2014

Authors and Affiliations

  1. 1.Daimler AGStuttgartDeutschland

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