Modellierung von Lärmquellen vorgemischter Verbrennungssysteme mit Hilfe der inkompressiblen Grobstruktursimulation
Final Report Abstract
Im Kern des Paketantrages stand die Analyse der Schallentstehung in Vormischflammen mit unterschiedlichen, sich ergänzenden Methoden. Schwerpunkt dieses Projektes war die Modellentwicklung basierend auf LES-Rechnungen mit einer Low-Mach-Number- Approximation. Die Daten dieser LES-Rechnung wurden dann im Projekt Schröder in eine CAA-Rechnung basierend auf der APE-Methode (APE: acoustic pertubation equation) integriert und mit Experimenten aus dem Projekt Paschereit sowie mit voll kompressiblen Rechnungen aus dem Projekt Bockhorn verglichen. Globales Ziel dieses Vorhabens war die Entwicklung von Modellen und Methoden, um Lärmquellen von vorgemischten und partiell vorgemischten Verbrennungssystemen im Kontext einer Low-Mach-Number-Approximation mithilfe der Grobstruktursimulation (LES) zu beschreiben. Es wurde eine Modellvariante gewählt, die auf einer Zwei-Variablen-Annahme (Mischungsgrad und Fortschrittsvariable) in Kombination mit einem ATF-Modell (ATF: artificially thickened flame) mit lokaler und gitterabhängiger Aufdickung basiert. Die wesentlichen Erkenntnisse können wie folgt zusammengefasst werden: Es wurden Verbrennungsmodelle entwickelt, die in der Lage sind, die Flammenverwinkelung besser aufzulösen, um die zeitliche Dichtefluktuation als entscheidende Quelle für die Schallentstehung präziser zu berechnen. Die Modelle basieren auf der dynamischen Berechnung der Flammenverwinkelung im Kontext eines ATF-Modells und eines F-TACLES-Modells (F-TACLES: filtered tabulated chemistry for LES). - In einem mittleren Frequenzbereich wurden Ergebnisse mit der Low-Mach-Number- LES für unterschiedliche Reynolds-Zahlen erzielt, die sehr gut mit den experimentellen Ergebnissen korrespondieren. - Es konnte gezeigt werden, dass das ATF-Modell besser für Schallberechnungen geeignet ist als das F-TACLES-Modell. - Die überraschend auftretenden hochfrequenten Schwankungen konnten erklärt werden. - Die Eignung dieses Modells für die Vorhersagen von eingeschlossenen vorgemischten Drallflammen konnte nachgewiesen werden.
Publications
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Application of the Dynamic F- TACLES Combustion Model to a Lean Premixed Turbulent Flame. Flow Turbulence Combust, 95, 481–500 (2015)
Hosseinzadeh, A., Schmitt, T., Sadiki, A., Janicka, J.
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Dynamic Subgrid Scale Combustion Modeling for Large Eddy Simulation of Premixed Flames. Doctoral dissertation, Technische Universität (2015)
Hosseinzadeh, A.
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Hybrid Noise Simulation for Enclosed Configurations. Doctoral dissertation, Technische Universität (2018)
Lackhove, K.
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Assessment of the Dynamic SGS Wrinkling Combustion Modeling Using the Thickened Flame Approach Coupled with FGM Tabulated Detailed Chemistry. Flow Turbulence Combust, 96, 939–964 (2016)
Hosseinzadeh, A., Sadiki, A., Janicka, J.
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Combustion Noise Prediction Using Linearized Navier–Stokes Equations and Large-Eddy Simulation Sources. Journal of Propulsion and Power, 34 (1), 198-212 (2018)
Ullrich, W. C., Hirsch, C., Sattelmayer, T., Lackhove, K., Sadiki, A., Fischer, A., Staufer, M.
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Prediction of Combustion Noise in a Model Combustor Using a Network Model and a LNSE Approach. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 140 (4) (2018)
Ullrich, W. C., Mahmoudi, Y., Lackhove, K., Fischer, A., Hirsch, C., Sattelmayer, T., Dowling, A. P., Swaminathan, N., Sadiki, A., Staufer, M.
