DNS des Cambridge Brenners

Visualisierung von instantanen Ergebnissesn der 1.6 Milliarden Zellen DNS des Cambridge Brenners. Links: Iso-q-Kriterium eingefärbt mit der axialen Geschwindigkeitskomponente. Rechts: Konturen des reziproken Verbrennungsluftverhältnisses, überlagert ist die Isofläche für einen Wert der dimensionslosen Fortschritts-Variable von C=0.5.

LES der Kohlenstaubverbrennung in einem großflächigen Laborofen

Das Foto zeigt durch Temperatur [K] gefärbte Kohlenpartikel, deren Größe durch den Durchmesser skaliert wird. Der rechnerische Bereich ist 1200 mm lang und hat eine Weite von 600 mm. Die Partikel werden bei Raumtemperatur injiziert und werden in der internen Rückführungszone verlangsamt, bis sie schließlich ihre Bewegungsrichtung ändern. Sobald sich die Partikel erhitzen und die Verbrennung voranschreitet, verringert sich der Durchmesser der Partikel.

Kohlenstaubverbrennung

Illustration des Kohlenstoffdioxidanteils nahe des Brennerbereiches.

Kohlenstaubverbrennung

Illustration des Sauerstoffanteils im mittleren Abschnitt eines großflächigen Laborofens (Durchmesser = 600 mm).

Sydney Bluff-Buddy Flamme

Simulierte OH Konzentration.

  Iso-Oberfläche des Verbrennungsluftverhältnisses der Cambridge geschichteten   Flamme.

  Flammenausbreitung im Zylinder.

  Verbrennungsprozess in einem 4-Ventil Motor während des Arbeitstakts.

  

   Mischungsanteile in einem 4-Ventil Motor während des Einlasstakts.

   

Sydney Bluff-Body Flamme

Large-Eddy Simulation der Sydney Bluff-Body Flamme, welche durch den hauseigenen Strömungscode konstruiert und durch 3D Strahlenverfolgung der OH Konzentration visualisiert wurde.
Oliver Stein, Andreas M. Kempf and Johannes Janicka, Les of the Sydney Swirl Flame Series: An initial investigation of the fluid dynamics (2007), in: Combustion Science and Technology, 179(173-189)

Pulsed-Jet

Der Einzelimpuls eines Gasstrahls wurde untersucht, um einen besseren Einblick in den Einspritzvorgang der Direktspritzung im Verbrennungsmotor zu erhalten. Die hier untersuchte Flamme setzt sich ausschließlich aus Spurengas zusammen um die Strömungslehre eines Strahlbrechers, die Entwicklung der Turbulenzen und den Strahlungsaufprall auf der Wand zu erforschen. Die Simulation wurde mit dem hauseigenen PsiPhi Code durchgeführt, bei dem ein Raster aus 1.000.000.000  Endvolumen eingesetzt wurde welches auf 1.000 Mittelstücke des CCSS Cray verteilt wurde.
Die Simulation basiert auf der Vorgesehnsweise der Large-Eddy Simulation. Dort wo der Effekt kleiner turbulenter Strukturen (eddies) nicht länger vom Berechnungsgitter zurückgehalten werden kann, wird er durch eine turbulente Viskosität geformt, welche durch die vergrößerte Schwungkraft infolge von Turbulenzen dargestellt wird.

Sydney Bluff-Body Flamme

Eine Large-Eddy Simulation der Sydney Bluff Body Flamme wurde durch den hauseigenen Strömungscode erzeugt. Um den chemischen Zustand zu berechnen, wurde ein Modell einer kontinuierlich brennenden Flamme eingesetzt. Die Darstellung zeigt eine Momentaufnahme des Temperaturfeldes in der mittleren Fläche.
Quelle: Kempf, A., Lindstedt, R.P., and Janicka, J. (2006) LES of a bluff-body stabilised non-premixed flame. Combust. Flame, 144, 170–189.

Darmstadt geschichtete Flamme

Eine Large-Eddy Simulation der Darmstadt Geschichteten Flamme wurde erzeugt, indem der hauseigene PsiPhi Code mit 70 Mio. Zellen (jedes Pixel entspricht einer Zelle) eingesetzt wurde. Die Abbildung ist eine Verbindung zwischen dem gemischten Bruchfeld (gelb) und dem sich entwickelnden Variablenfeld (blau). Die heißen Verbrennungsprodukte werden in weiß abgebildet.
Quelle: Cavallo Marincola, Navarro, Ma, Kempf (Symposium 2012), ...

Zwei-Dimensionaler "turbulenter" Strahl

Anhand der aus einer Düsenöffnung herausgeschleuderten weißen Flüssigkeiten wurde ein zweidimensionales Mischfeld berechnet.

Cambridge geschichtete Flamme

Die Abbildung zeigt einen durch LES berechneten Querschnitt durch das sich entwickelnde Variablenfeld im Cambridge Wirbelkörper.
Der hauseigene PsiPhi Code wurde in Verbindung mit dem Ansatz der Flammen Oberflächendichte und einer mischungsanteilabhängiger Brenngeschwindigkeit eingesetzt. Insgesamt wurden über 100 Millionen Zellen für diese Simulation genutzt (jedes Pixel entspricht einer Zelle).
LES einer Cambridge geschichteten Flammen Serie

Flammenreaktor

Untersuchung der Strömung im Flammenreaktor und Einfluss des Auftriebs und der Strömung auf Partikelmessungen im Reaktor. Die Abbildung zeigt Contourplot der Temperaturverteilung und Stromlinien in dem Niederdruck-Flammenreaktor.

Heißwandreaktor

Plasmareaktor

Untersuchung eines Plasmareaktors (auf eventuelle Rückströmungen, Effektivität des Hüllgasstroms). Die Abbildung zeigt Stromlinien, wobei Stromlinien des Trägergases bunt dargestellt (Farbe=Geschwindigkeit) und der Hüllgasstrom in orange dargestellt werden.