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2017 | Buch

Numerische Analyse der dieselmotorischen Gemischbildung, Verbrennung und Emissionsentstehung

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Über dieses Buch

Katja Nording stellt eine neue Simulationsprozesskette vor, die die Kopplung der dieselmotorischen Ladungswechsel-, Düseninnenströmungs- und Gemischbildungssimulation erlaubt. Hierbei wird das nach dem Ladungswechsel im Brennraum vorliegende Strömungsfeld zur Initialisierung der Gemischbildungs- und Verbrennungssimulation auf das Brennraumnetz projiziert. Für die Initialisierung der Einspritzstrahlen wird auch der Düsenaustritt lokal aufgelöst, indem das Ergebnis einer Düseninnenströmungssimulation genutzt wird. Ergebnis der neuen Simulationsmethodik ist ein realistisches Drall- und Turbulenzniveau, das bei der Initialisierung einer Drallströmung mit idealer zentraler Achse oder gar durch den Einsatz von Sektornetzen nicht erreicht werden kann.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Chapter 1. Einleitung
Zusammenfassung
Dieselmotoren werden aufgrund ihrer hohen Verbrauchseffizienz unter anderem für Nutzfahrzeuge und PKW eingesetzt. Im Vergleich zu Ottomotoren sind sie jedoch kritischer bezüglich der Ruß- und NOx-Emissionen. Die Gesetzgebung fordert von den Automobilherstellern, diese Emissionen stetig zu reduzieren.
Katja Nording
Chapter 2. Phänomenologie der dieselmotorischen Verbrennung
Zusammenfassung
Für die Auswahl einer für die dieselmotorische Verbrennung geeigneten Kombination aus Einspritzdüse und Brennraumgeometrie kommen neben Messungen 3D-CFD-Simulationen zum Einsatz. Hierbei ist es wichtig, die für Strahlausbreitung und Gemischbildung ausschlaggebenden Düseninnenströmungseffekte zu kennen und durch geeignete Modelle abzubilden.
Katja Nording
Chapter 3. Stand der Technik der dieselmotorischen Verbrennungssimulation
Zusammenfassung
Allgemeine Strömungen von newtonschen Fluiden werden durch die Impulserhaltungsgleichungen, die sogenannten „Navier-Stokes“-Gleichungen, und die Massenerhaltungs- oder Kontinuitätsgleichung beschrieben.
Katja Nording
Chapter 4. Analyse der Datenbasis
Zusammenfassung
Als experimentelle Datenbasis zur Validierung der Einspritzstrahlmodelle dienen die Messungen aus der Arbeit von Blessing [5]. Zur Analyse des Eindringverhaltens des Einspritzstrahls wurde der Strahl der in Abbildung 4.1 dargestellten 6-Loch-Düse der BR500 in einer optischen Kammer aufgenommen.
Katja Nording
Chapter 5. Detaillierung der Randbedingungen
Zusammenfassung
Wie in Abschnitt 4.2.3 beschrieben, kommen bisher bei der Daimler AG meist Sektornetze mit flachem Zylinderkopf, d. h. ohne die Ventiltaschen und -rückstände, zum Einsatz (siehe Abbildung 4.14). Zusätzlich werden für einige Fragestellungen getrimmte Hexaedervollnetze mit den Details des Zylinderkopfes mit Hilfe von es-ice [13] erstellt (siehe Abbildung 5.1).
Katja Nording
Chapter 6. Ergebnisse der Analyse der dieselmotorischen Wirkmechanismen
Zusammenfassung
Die Drallvariation mit zwei unterschiedlichen Einlasskanalkonzepten aus der Arbeit von Fritzsche [24] zeigt, wie das Einlasskanalkonzept die Drallströmung im Brennraum beeinflusst und damit auf die Gemischbildung und Verbrennung sowie die Höhe der Rußemission wirkt.
Katja Nording
Chapter 7. Zusammenfassung
Zusammenfassung
Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung einer durchgängigen Prozesskette zur Simulation der dieselmotorischen Verbrennung. Diese Prozesskette ermöglicht die Bewertung von Brennraumkonzepten bei einem hohen Detaillierungsgrad bei der Abbildung der Einzelprozesse und gleichzeitig wirtschaftlichem Rechenaufwand.
Katja Nording
Chapter 8. Ausblick
Zusammenfassung
Die in dieser Arbeit vorgestellte Simulationsprozesskette zur Analyse der dieselmotorischen Einspritzung, Verbrennung und Emissionsentstehung wurde bereits in der Vorentwicklung der Daimler AG als Standardprozess definiert. Ein zukünftiges Anwendungsgebiet der Simulationsprozesskette ist beispielsweise die Analyse kurzer Mehrfacheinspritzungen für die Eintwicklung neuer Einspritzsysteme, wie zum Beispiel der sogenannten „DRS“-Einspritzsysteme, die eine Reduktion von Verbrauch und Emission ermöglichen [26].
Katja Nording
Backmatter
Metadaten
Titel
Numerische Analyse der dieselmotorischen Gemischbildung, Verbrennung und Emissionsentstehung
verfasst von
Katja Nording
Copyright-Jahr
2017
Electronic ISBN
978-3-658-17638-9
Print ISBN
978-3-658-17637-2
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-17638-9

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