In einer Zusammenarbeit mit der Stanford University wurde die Eignung der klassischen Informationsentropie zur Einschätzung der Güte von LES Rechnungen untersucht. Kanonische Fälle der Fluiddynamik und Chaos-Theorie wurden dazu analysiert und ein Zusammenhang zwischen der Qualität von Simulationen und der Entropie konnten beobachtet werden. Dafür wurden gut und schlecht aufgelöste Simulationen durchgeführt und mit DNS Daten verglichen. Während einige etablierte Qualitätsmaße bei der korrekten Einschätzung der Ergebnisse scheiterten, ist die Entropie in der Lage, gut und schlecht aufgelöste Rechnungen zu unterscheiden. Link

Eine wasserstoffpilotierte Kohlestaubflamme wird unter Verwendung eines Flamelet/Progress Variable-Ansatzes mittels massiv paralleler LES untersucht. Eine Methode wird vorgestellt, die die Auswirkung der Messsonde auf die Skalarfeldmessungen berücksichtigt und die Übereinstimmung zwischen Experiment und Simulation signifikant verbessert. Diese Arbeit ist eine Kollaboration mit der TU Darmstadt und der Universität Stuttgart. Link

Eine Zusammenarbeit im Rahmen des DFG-FOR2284-Projektes. Die thermische Zersetzung von Ethylsilan (H3SiC2H5, EtSiH3) wird hinter reflektierten Stoßwellen untersucht und die Gaszusammensetzung analysiert. Ein kinetischer Mechanismus, der die Gasphasenchemie von EtSiH3 berücksichtigt, wird entwickelt. Er besteht aus 24 Si-haltigen Spezies, 31 Reaktionen von Si-haltigen Spezies und einem Satz neuer thermochemischer Daten. Die experimentellen Daten werden durch Simulationen, die auf dem Mechanismus dieser Arbeit basieren, sehr gut reproduziert und stehen in sehr guter Übereinstimmung mit Literaturwerten. Es wird gezeigt, dass EtSiH3 ein vielversprechender Vorläufer für die Synthese von SiC-Nanopartikeln ist. Link

Ein umfassendes Euler-Lagrange-Grundgerüst für die Kohlenstaubverbrennung mit detaillierter mehrstufiger heterogener Kinetik wird vorgestellt. 3D-Trägerphasen-DNS wurden für eine turbulente Mischungsschicht durchgeführt. Die Daten werden mit einfachen Pyrolysemodellen verglichen. Ein neuer Ansatz für ein Entgasungsmodell, das geeignet ist, bimodale flüchtige Freisetzungsraten anzufitten, wird vorgeschlagen. Diese Arbeit ist eine Zusammenarbeit zwischen der Universität Stuttgart, der TU Darmstadt und der Universität Duisburg-Essen. Link

Das Verhalten beschränkter passiver Skalare bei verschiedenen Feinstruktur-Modellen in a-posteriori LES wird in einer gemeinsamen Studie mit der Universität der Bundeswehr in München untersucht. Für einen turbulenten Freistrahl wurden DNS und LES Rechnungen mit bekannten und neuen Feinstruktur-Modellen durchgeführt. Der Einfluss von Kombination verschiedener Modelle sowie der Diskretisierung der Feinstruktur-Terme auf die Beschränktheit transportierter Skalare wird analysiert.

Eine neuartige Anwendung der tomographischen Bildgebung mit Multisimultanmessungen (TIMes) zur Rekonstruktion von Flammenemissionen. Link

Eine Pseudo-DNS eines selbstzündenden gepulsten Strahlstroms wird vorgestellt. Für die Simulation wurde die HPC Hazel Hen in Stuttgart verwendet, wo die Rechenkosten 40 Millionen CPUh betragen. 

Eine kollaborative Arbeit mit der Stanford Universität wurde in der Fachzeitschrift Proceedings of the Combustion Institute angenommen. In dieser Studie werden quantenchemische Berechnungen und isodesmische Reaktionskonzepte für die Bestimmung der temperaturabhängigen Standardbildungsenthalpie, Entropie und Wärmekapazität von Si-C-H-Radikalen und -Molekülen vorgestellt, aus denen durch kombinatorische Überlegungen Gruppenadditivitätswerte (GAVs) bestimmt wurden.

Eine kollaborative Arbeit bestehend aus Simulation und Experiment wurde zur Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Proceedings of the Combustion Institute akzeptiert. In dieser Studie wird ein chemischer Reaktionsmechanismus für die Oxidation von Tetramethylsilan (TMS) in einer Reihe von H2 /O2 /Ar-Niederdruckflammen (p=30 mbar) von brennstoffarmen bis leicht brennstoffreichen Flammenbedingungen untersucht (φ=0,8, 1,0 und 1,2). Die experimentellen Daten werden mit Simulationen unter Verwendung eines kürzlich veröffentlichten Reaktionsmechanismus verglichen.

Es wird eine effiziente Methode vorgestellt, mit der die zu groß vorhergesagten Spezies in Modellen mit verdickter Flamme korrigiert werden können. Diese Arbeit ist eine Kollaboration zwischen der Universität Duisburg-Essen und der Université Paris-Saclay.

In dieser Arbeit wird eine magere vorgemischte Strahlflamme unter Hochdruckbedingungen mittels Grobstruktursimulationen untersucht. Simulationen mit verschiedenen Verbrennungsmodellen werden mit den experiementellen Daten verglichen und die Schadstoffbildung von Kohlenmonoxid und Stickoxiden, sowie die Stabilisierung der Flamme wird analysiert.