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Numerische Untersuchung des Einflusses von reaktiven Kohlenstoffpartikeln auf Zünd- und Flammenausbreitungsvorgänge in Gas/Partikel-Gemischen

Ludwig, Thomas Werner

The influence of carbon particles on ignition and flame propagation in reactive gas/particle mixtures in a closed vessel was studied. This was done using the one-dimensional, non-stationary reactive Navier-Stokes equations for the gas phase and the reactive Euler equations for the particle phase, inculing a model for heat radiation. The local coordinate was discretized by a TVD flux splitting scheme, the temporal solution was done by the implicit solver DASSL. The investigations were conducted with hydrogen/oxygen and with methane/oxygen mixtures doped with carbon particles. They revealed a strong influence of carbon particle diameter, concentration, and reactivity on ignition delay and burned gas temperature. The influence of heat radiation on these properties was found to be not important for the geometries and mixtures studied. Der Einfluß von reaktiven Kohlenstoffpartikeln auf Zündung und Flammenausbreitung in reaktiven Gas/Partikel-Gemischen in einem geschlossenen Gefäß wurde untersucht. Dazu wurden die eindimensionalen, instationären Navier-Stokes-Gleichungen für die Gasphase und die entsprechenden Euler-Gleichungen für die Partikelphase einschließlich eines Wärmestrahlungsmodells verwendet. Die örtliche Integration erfolgte mit einem TVD-Fluß-Splitting-Verfahren, zur zeitlichen Lösung wurde der imlizite Löser DASSL eingesetzt. Die Untersuchungen wurden mit Wasserstoff/Sauerstoff- und Methan/Sauerstoff-Gemischen durchgeführt, die mit Kohlenstoffpartikeln versetzt waren, und zeigten einen starken Enfluß von Partikeldurchmesser, -konzentration und -reaktivität auf die Zündverzugszeit und die Temperatur der verbrannten Gase. Der Wärmestrahlungseinfluß erwies sich für die untersuchten Gemische und Geometrien als nicht bedeutend.

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Ludwig, Thomas Werner: Numerische Untersuchung des Einflusses von reaktiven Kohlenstoffpartikeln auf Zünd- und Flammenausbreitungsvorgänge in Gas/Partikel-Gemischen.

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