Fahrzeugzuheizer werden als Verdampfungsbrenner mit druckloser Brennstoffzufuhr ausgeführt. Dabei wird der Kraftstoff über ein saugfähiges Vlies zugeführt und unter Nutzung der über Konvektion ausgekoppelten Verbrennungswärme verdampft. Im Rahmen der Prototypentwicklung eines Fahrzeugzuheizers wird der Strömungsverlauf mit und ohne Verbrennung in der Brennkammer berechnet. Energieverluste durch Verdampfung des Kraftstoffs, Wärmeleitung und Wärmestrahlung werden dabei vernachlässigt. Für die Simulation der Verbrennung wird das Eddy Dissipation Model mit einem Reaktionsschritt genutzt. Der Fahrzeugzuheizer besteht aus einer zylinderförmigen Brennkammer, an deren Boden sich der Kraftstoffverdampfer befindet. Die Verbrennungsluft tritt über Bohrungen in der Brennkammerseitenwand in den Brennraum ein. Ohne Verbrennung bilden sich in der Brennkammer zwei gegensinnige Zirkulationsgebiete an der Flammenblende und am Kraftstoffverdampfer aus. Die Brennstoffkonzentration vor dem Verdampfer nimmt im Bereich der Brennkammerachse mit steigendem Drallwinkel zu. Bei Berücksichtigung der Verbrennung verschwindet die Rezirkulationszone vor der Flammenblende. Durch Variation des Drallwinkels und der Bohrungen lässt sich der mit der Drehströmung zurückgeführte Abgasstrom und damit die Temperatur im Bereich des Verdampfers beeinflussen. Die Temperaturverteilung vor dem Vlies hängt zudem stark von der Gleichmäßigkeit der Kraftstoffzugabe über dem Verdampfer ab. Beim Vergleich der Vollmodellsimulation mit den Versuchsergebnissen konnte eine gute Übereinstimmung erzielt werden. Es zeigte sich, dass sich in den prognostizierten Bereichen mit niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten Russ ablagert.
Einsatz von CFD für das Rapidprototyping von Fahrzeugzuheizern
2003
6 Seiten, 8 Bilder
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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