Numerische Untersuchung des Einflusses von Flammschutzmitteln auf Grenzschichtflammen
Numerical investigation of the influence of flame retardant on boundary layer flames
Masterthesis
Für die wissenschaftlichen Untersuchung von Bränden und den daraus resultierenden Brandschutzmaßnahmen ist die Grenzschichtflamme eine generische Flammenkonfiguration. Die Analyse der grundlegenden Prozesse der Flamme-Wand-Interaktion liefert Erkenntnisse über die Mechanismen der Brandentstehung und damit auch über Möglichkeiten der Brandbekämpfung, z.B. durch Flammschutzmittel. Eine im Sonderforschungsbereich 150 entwickelte generische Konfiguration zur Untersuchung der Flamme-Wand-Interaktion wird im Rahmen dieser Arbeit numerisch untersucht.
Ein Gemisch aus Brennstoff und Dimethylmethylphosphonat (DMMP), einem phosphorbasierten-Flammschutzmittel, wird aus einer in die Wand eingebetteten porösen Matrix eingedüst. Die Zugabe von DMMP verringert die Geschwindigkeit der Flammenausbreitung und ermöglicht die Bewertung der kombinierten Auswirkungen von Wärmeverlust und Flammschutzmittel auf die Flammenstruktur während der Flamme-Wand-Interaktion.
Im Rahmen dieser Arbeit sollen numerische Simulationen von laminaren vorgemischten Methan-Luft Flammen mit vertikaler Flammenlöschung (side-wall quenching, SWQ) mit der Software OpenFOAM unter Verwendung eines detaillierten und eines reduzierten Reaktionsmechanismus durchgeführt werden. Die Auswirkung des Flammschutzmittels auf die Grenzschichtflamme wird durch eine Parametervariation der Strömungsgeschwindigkeit bei der Eindüsung und des Volumenanteils des Flammschutzmittels bewertet. Als Referenzfall für die Untersuchung wird die Simulation ohne Flammschutzmittel verwendet.
Voraussetzungen:
- Interesse an Strömungsmechanik und CFD
- Affinität mit Computern und der Linux-Kommandozeile
- Affinität zur Programmierung (C++, Python)
- Theoretische Kenntnisse über numerische Simulationen sind von Vorteil
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