Modellierung von turbulenten Verbrennungsprozessen in Scramjet-Brennkammern

Abstract

Die strömungsmechanische Auslegung zukünftiger luftatmender Antriebssysteme für den Hyperschallflug (Scramjets) erfordert die Entwicklung und Validierung geeigneter numerischer Simulationsverfahren. Besondere Bedeutung hat dabei die Modellierung der turbulenten Verbrennungsprozesse innerhalb der in der Brennkammer herrschenden Überschallströmung. Die genaue numerische Analyse der kompressiblen, turbulenten und chemisch reagierenden Strömungsfelder erfordert eine komplexe Modellbildung in den angewendeten Rechenverfahren. Für Auslegungsrechnungen, speziell bei komplexen 3D Konfigurationen, ist der Einsatz eines numerisch schnellen Verfahrens wünschenswert. Der Flamelet-Ansatz, als numerisch sehr effizientes und robustes Näherungsverfahren zur Behandlung von turbulenten Verbrennungsprozessen, stellt hierfür einen geeigneten Kandidaten dar. Daraus folgt das Ziel der Diplomarbeit, der Einbau, die Validierung und Bewertung einer Flamelet-Methode zur Berechnung von turbulenter Wasserstoff/Luft-Diffusionsflammen in das DLR-TAU Verfahren.