Charakterisierung der turbulenten Strömung in einer durch einen Ventilator angefachten Verbrennungskammer mit konstantem Volumen mittels Large-Eddy-Simulation
Charakterisierung der turbulenten Strömung in einer durch einen Ventilator angefachten Verbrennungskammer mit konstantem Volumen mittels Large-Eddy-Simulation
In unserer kürzlich veröffentlichten Studie haben wir hochauflösende Large-Eddy-Simulationen (LES) eingesetzt, um die Auslegung einer ventilatorangefachten Brennkammer mit konstantem Volumen (Constant Volume Combustion Chamber, CVCC) zu unterstützen. Die Brennkammer ist für zukünftige experimentelle Untersuchungen turbulenter vorgemischter Flammen von Ammoniak sowie Ammoniak-Wasserstoff-Gemischen vorgesehen.
Unser Ziel war es zu untersuchen, ob die Auslegung der Ventilatoren und der CVCC eine homogene und isotrope Turbulenz erzeugt und gleichzeitig die mittlere Strömung so gering wie möglich hält. In zukünftigen Arbeiten sollen die Simulationen erweitert werden, um den Einfluss unterschiedlicher Anfangsdrücke und -temperaturen auf das Strömungsfeld zu untersuchen.
Bild 1: Design der optimierten ventilatorgerührten CVCC
Bild 2: Konturen des Geschwindigkeitsbetrags des momentanen Strömungsfeldes bei einer Ventilatordrehzahl von 2.000 U/min.
Key Highlights:
- Lineare Skalierung der Turbulenzintensität mit der Rotordrehzahl
- Turbulenzintensitäten von bis zu 3 m/s erreicht
- Große und von der Rotordrehzahl unabhängige integrale Längenskalen von etwa 11 mm
- Homogene, isotrope Turbulenz bei minimaler mittlerer Strömung im optischen Messbereich
Warum das wichtig ist:
Die Ergebnisse bestätigen, dass die vorgestellte Brennkammer Turbulenzbedingungen erzeugen kann, die für Großmotoren relevant sind. Damit wird die Grundlage für kontrollierte Experimente geschaffen, mit denen untersucht werden kann, wie Turbulenz die Ausbreitung von Ammoniak- und Ammoniak-Wasserstoff-Flammen beeinflusst. Dies ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum Einsatz von Ammoniak als kohlenstofffreiem Kraftstoff in zukünftigen Verbrennungssystemen.
Hier geht es zur vollständigen Publikation:
👉 Hier können Sie den vollständigen Fachartikel im renommierten Springer-Nature-Journal lesen:
Gratulation an unser Autor:innen-Team:
Paula-Maria Handle-Kesselring, Clemens Gößnitzer, Marc Klawitter, Stefan Posch, Helfried Steiner
Dank an unsere Unterstützer und Fördergeber:
Die Autorinnen und Autoren bedanken sich für die finanzielle Unterstützung im Rahmen des „COMET Module LEC FFF“. Das Modul wird über das Programm „COMET – Competence Centers for Excellent Technologies“ vom Bund, konkret vom österreichischen Bundesministerium für Innovation, Mobilität und Infrastruktur (BMIMI) sowie vom österreichischen Bundesministeriums für Wirtschaft, Energie und Tourismus (BMWET), und von den Bundesländern Steiermark und Tirol gefördert. Das COMET-Programm wird von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) abgewickelt.
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