Simulation of Lifted Diesel Sprays Using a Combined Level-Set Flamelet Model

Ziel der Verbrennungsforschung an Dieselmotoren ist es zukünftige Anforderungen
hinsichtlich der Emissionen und des Kraftstoffverbrauchs erfüllen zu können. Abgehobe
Dieselflammen haben hierbei großes Interesse geweckt. Durch eine Seperation
der Flammenfront von Bereichen mit fetterem Gemisch kann eine deutliche Abnahme
der Rußemissionen an Einzelstrahlen mit kleinen Spritzdurchmessern erreicht werden.
Um diese Ergebnisse auf den Dieselmotor übertragen zu können, ist es wichtig, die
physikalischen Gründe für die Flammenstabilisierung zu kennen.
Nach einer Einführung in die Thematik stellt Kapitel 2 die Erhaltungsgleichungen
sowie die Beschreibung turbulenter Strömungs- und Mischungsfelder vor.
Kapitel 3 geht kurz auf die Modellierung der Flüssigphase ein und beschreibt
die wichtigsten numerischen Modellierungs- und Einstellparameter von Dieselstrahlen.
Im 4. Kapitel werden die chemischen Grundlagen der Arbeit diskutiert. Hierbei
wird die laminare Flammengeschwindigkeit bei der Dieselverbrennung vorgestellt
sowie auf die Schadstoffbildung von Ruß und Stickoxiden eingegangen.
Die Kopplung der Chemie mit den turbulenten Strömungsgleichungen ist in
Kapitel 5 dargestellt. Zunächst wird auf die vorgemischte Verbrennung und den
Level-Set-Ansatz eingegangen. Danach wird die nicht-vorgemischte Verbrennung
vorgestellt sowie auf das Representative Interactive Flamelet (RIF) Konzept und
dessen Erweiterungen eingegangen.
Das 6. und 7. Kapitel befassen sich mit der Simulation von Exerimenten, die am
Lehr- und Forschungsgebiet Laser-Messverfahren in der Thermofluiddynamik (LTFD)
und am Sandia National Laboratories (SNL) durchgeführt wurden.
Kapitel 8 schließt mit der Schlussfolgerung, dass die Abhebehöhe in den untersuchten
Bedingungen sehr wahrscheinlich durch Selbstzündung verursacht wird.