%0 Generic
%A Sojka, Jürgen
%D 2001
%F heidok:1828
%K Simulation , PAK , Fullerenesoot , combustion , mechanism , hydrocarbons , simulation
%R 10.11588/heidok.00001828
%T Simulation der Rußbildung unter homogenen Verbrennungsbedingungen
%U https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/1828/
%X Bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen entstehen unter ausreichend brennstoffreichen Bedingungen neben den Hauptprodukten Kohlendioxid und  Wasser auch Ruß. In Verbrennungssystemen ist Ruß aus technischen und  umweltpolitischen Gründen unerwünscht. Schärfere zukünftige Gesetzgebungen lassen deutlich niedrigere  Grenzwerte erwarten, so daß die Erforschung der Rußbildung  detailliert vorangetrieben werden muß. In der vorliegenden Arbeit wird zur Modellierung der Rußbildung zunächst ein aus 164 Spezies bestehender chemischer Reaktionsmechanismus  entwickelt und getestet. Er beschreibt die Gasphase mit Hilfe  von Elementarreaktionen und berücksichtigt dabei die Bildung von  polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) bestehend aus bis zu  drei Ringen. Der darauf aufbauende Rußmechanismus, der durch Polymerreaktionen die  charakteristischen Schritte der Rußbildung (Keimbildung, Oberflächenwachstum,  Koagulation und Oxidation) nachbildet, wird mit der in den letzten Jahren  entwickelten diskreten Galerkin-Methode behandelt. Bei dieser Technik werden für makromolekulare Polymere auf der Basis einer Gewichtungsfunktion orthogonale Polynome einer diskreten Variablen (Kettenlänge) konstruiert. Zusätzlich zum zeitlichen Verlauf der Konzentration der Rußteilchen  erhält man damit Informationen über die Größenverteilung der Rußteilchen,  so daß die Berechnung von charakteristischen Meßgrößen, wie z.B.  Teilchendurchmesser, Rußausbeute und Rußvolumenanteil möglich ist. Die verwendete diskrete Galerkin-Methode wird zur Anwendung auf die Rußbildung weiterentwickelt und zunächst an einfachen Reaktionssystemen (Fe(CO)5, C3O2) verifiziert. Anwendung findet das entwickelte Modell schließlich in der Simulation eines Stoßwellenrohrversuches unter hohen Drücken und brennstoffreichen Bedingungen. 
%Z Teile in: Combust. Sci. and Tech., 2000, Vol. 158, pp. 439-460