Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Nur Zusammenfassung auf Deutsch.Am Projekt sind 4 Gruppen beteiligt, welche die Thematik in zwei parallelen Teilvorhaben angehen: i) LAV und IFD sowie ii)LTNT und SAM. Etwa zwei Drittel der Projektdauer sind verstrichen und der Projektstand der beiden Teile i) und ii) ist am folgenden beschrieben:i) LAV und IFD: Das Projekt, in dem eine turbulente Diffusionsflamme mittels Grobstruktur-Simulation (LES) berechnet werden soll, wurde zu Beginn in 3 Teilprojekte aufgeteilt: 1) Inkompressible LES einer Kanalströmung; 2) Kompressible (für kleine Mach-Zahlen) LES eines runden Jets mit Mischung und veränderlicher Dichte, aber ohne chemische Reaktion; 3) LES einer kompressiblen (für kleine Mach-Zahlen) und turbulenten Diffusionsflamme. In den vergangenen 12 Monaten konnte, nach anfänglichen Problemen des LES-Programmteils, Teilprojekt 1 beendet werden, in welchem die inkompessible Kanalströmungen für eine Reynolds-Zahl von 2800 simuliert wurde. Die Resultate (Wand-Reynoldszahl, gemitteltes Geschwindigkeitsprofil in Strömungsrichtung und die Reynolds-Spannungen) zeigen eine gute Übereinstiummung mit exakten Ergebnissen der Direkten Numerischen Simulation. Mit dem Abschluss des Teilprojektes 1ist auch die Implementierung des LES-Modells für die Strämung abgeschlossen. Zur Zeit resultiert daraus ein Verzug von ca. 6 Monaten zum Projektplan. Wir sind aber optimistisch, dass in den nächsten 6 Monaten (Monate 25 - 30 des Projektes) das Teilprojekt 2 und in den Monaten 31-36 des Projektes das Teilprojekt 3 abgeschlossen werden können. Als Vorarbeit zum Teilprojekt 2 wurde einerseits eine Literaturstudie und andererseits erste Tests mit vermischenden Strahlen durchgeführt. ...
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Eidg. Technische Hochschule
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Tomboulides,Ananias
Frouzakis,Christos
Stolz,Steffen
Baykal,Sevket
Gass,Jürg
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Deutsch)
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LAV / IFD: Ein paralleler, spektraler Elementencode wurde verwendet für Grobstruktursimulationen (Large Eddy Simulations LES) von turbulenten, inkompressiblen Kanal- und turbulenten, runden Freistrahlströmungen. Das „Approximate Deconvolution Model“ ADM wurde als Grobstrukturmodell verwendet, welches die Inverse der Filteroperation approximiert um Informationen über die kleinen, nicht aufgelösten Skalen zu erhalten. Turbulente Kanalströmungen wurden für zwei Reynoldszahlen (Re=2800 und Re=10935) bezüglich mittlerer Geschwindigkeitsprofile und Reynoldsspannungen untersucht und stimmen gut mit DNS-Daten überein. Bei den turbulenten Freistrahlsimulationen sind die mittlere axiale Geschwindigkeit und der Aufbruchwinkel des Freistrahls in guten Übereinstimmung mit DNSund experimentellen Daten. Der Ähnlichkeitsbereich der mittleren Geschwindigkeiten und der Reynoldsspannungen ist sichtbar. Diese Arbeit koppelt erstmals ADM mit einem spektralen Elementencode für die Berechnung von turbulenten Diffusionsflammen. SAM: Ein Code wurde entwickelt für die Simualtion von turbulenten, reaktiven Strömungen. Der Code ist MPI-parallelisiert und für sphärische Koordinaten, im Speziellen für die Simualtion von Freistrahlen und Flammen entwickelt und löst die kompressiblen Navier- Stokes Gleichung mit Hilfe einer „high-order and truly-multidimensional numerical method“ für die konvektiven Terme. In der verwendeten Methode wird das Fluid als eine finite Zahl von Fluidelementen beschrieben, welche sich in der Zeit deformieren. Die Technik entspricht der Idee der “second-order Method of Transport”, welche am SAM der ETH Zürich entwickel wurde. Sie Technik führt zu einer drastischen Verbesserung gegenüber der „one-dimensional splitting”-Technik, welche in finite Volumen- und Spektralen Codes verwendet wird. Für die Grobstruktursimulation (LES) werden (Favre) gefiltered Gleichungen im Raum in Zusammenhang mit einem dynamischen „eddyviscosity“- Feinstrukturmodell gelöst. LTNT: Ziel dieser Arbeit war, die Methode der Large Eddy Simulation (LES), welche das Strömungsfeld wesentlich genauer wiedergeben kann als das herkömmliche k--Modell, für den Bereich der nicht vorgemischten Verbrennung anzuwenden. Zu diesem Zwecke wurde das am LTNT entwickelte transiente Flamelet-Modell mit dem kommerziellen Strömungslöser CFX5.7 gekoppelt, wobei die Kopplungsparamter den Anforderungen der LES gemäss neu definiert werden mussten. Die Anwendung des Modells auf die Sandia D-Jetflamme zeigt, dass das Modell sehr gut in der Lage ist, die Dynamik der chemischen Reaktion (nicht Gleichgewichtszustände) wiederzugeben. In der verbleibenden Zeit soll das Modell auch auf die unterschiedlich abgehobenen Sandia Flammen E und F angewendet werden, wobei erste Resultate zeigen, dass auch diese Abhebe-Höhen gut wiedergegeben werden. Damit scheint das Modell ideal geeignet zu sein für industrielle Anwendungen.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ETH Zentrum, ETH Zürich
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Boulouchos,Konstantinos
Küng,Marco
Stolz,Steffen
Frouzakis,Christos
Tomboulides,Ananias
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