NonA-FGM
Implementierung eines Flamelet-Generated-Manifold Simulationsverfahrens für nicht-adiabate Verbrennung
Beteiligte Personen am ATF
Alexander Haake (links) und
Hagen Müller (rechts)
Zeitraum
01.10.2023 – 31.10.2026
Fördergeber
Die mit diesem Projekt verbundenen Forschungsarbeiten wurden durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) unter der Förderkennziffer 20M2238A unterstützt. Die Finanzierung der Arbeiten im Rahmen des 3. Aufrufs des Luftfahrtforschungsprogramms VI (LuFo VI-3) mit dem Förderprojekt „TRiM_WET“ wird dankend anerkannt. Für den Inhalt dieser Webseite sind die Autoren verantwortlich.
Projektpartner
Marian Hiestermann (MTU Aero Engines AG)
Publikationen und Konferenzbeiträge
Köhler, M, Hiestermann, M., und Müller, H.: "Numerical Investigation of Steam Injection in a Premixed Swirl-Stabilized Methane-Air Flame Using the Flamelet-Generated-Manifold Method." Proceedings of the ASME Turbo Expo 2023. Boston, Massachusetts, USA. 2023.
Haake, A., Hiestermann, M., und Müller, H.: „Numerical Investigation of Flame-Wall-Interactions in a Premixed Methane-Air-Flame at High Steam Loads”, Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress (DLRK), 2026, Hamburg, Germany, 2024.
Haake, A., Hiestermann, M., und Müller, H.: „Modeling premixed methane–air flame quenching with a strain- and heat-loss-sensitive tabulated chemistry approach”, 17th World Congress on Computational Mechanics (WCCM) and 10th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering (ECCOMAS), 2026, Munich, Germany, 2026.
Projektbeschreibung
In der Entwicklung von Brennkammern für Flugzeugtriebwerke sind experimentelle Untersuchungen aufgrund ihres hohen Aufwands häufig nur eingeschränkt möglich. Deshalb nimmt die numerische Strömungssimulation eine zentrale Rolle in der Auslegung ein und ermöglicht nicht nur die Berechnung globaler Flammeneigenschaften, sondern auch die Vorhersage von Emissionen und Wandwärmebelastungen.
Die Simulation turbulenter Flammen ist dabei besonders anspruchsvoll, da komplexe chemische Reaktionen mit zahlreichen Spezies und zeitlich stark unterschiedlichen Skalen sowie deren Wechselwirkung mit der turbulenten Strömung berücksichtigt werden müssen. Eine effiziente Methode zur Reduzierung des Rechenaufwands ist der Flamelet-Generated Manifold (FGM)-Ansatz. Hierbei werden chemische Reaktionen vorab berechnet und die resultierende Flammenstruktur in Tabellenform gespeichert. Während der Simulation werden diese Daten über geeignete Kontrollparameter abgerufen, wodurch die aufwändige Lösung detaillierter Reaktionsmechanismen entfällt.
Im vorliegenden Projekt wird der adiabate FGM-Ansatz erweitert, um Wärmeverluste an gekühlten Brennkammerwänden realistisch abzubilden. Dafür werden innovative Methoden entwickelt, die Diffusionsprozesse an gekühlten Oberflächen unter Berücksichtigung der Wärmeverluste modellieren.