Simulation zweidimensionaler laminarer Flammen mit der Lattice-Boltzmann-Methoden

Kontrollierte Verbrennungsprozesse spielen bei heutigen Technologien eine bedeutende Rolle, insbesondere im Bereich Energieerzeugung. Ca. 90% der Energie, mit der wir heute unser Alltagsleben bestreiten, stammt aus Verbrennungsprozessen. Naheliegende Beispiele hierzu sind im Haushalt (Gasherd, Ölheizung), in der Industrie (Verfeuerung fossiler Brennstoffe in der Energieanlagentechnik, Brennofen der Heizungstechnik) und in der Verkehrstechnik (Motoren, Triebwerke). Die Resourcenknappheit und Umweltverschmutzung zwingen uns neben der Suche nach alternativen Energien die Verbrennung und dessen Nutzung zu optimieren. Für die erfolgreiche Optimierung der Verbrennungsprozesse ist ein grundlegendes Verständnis der Physik der Verbrennung unabdingbar. Diese ist charakterisiert durch die Wechselwirkung zwischen Chemie, Strömungsmechanik und der Thermodynamik. Der Schwerpunkt der Verbrennungsforschung war daher lange Zeit die Strömungsmechanik unter Berücksichtigung einer einfachen Wärmefreisetzung durch chemische Reaktion. Diese Wärmefreisetzung wurde oft sogar mit Hilfe der Thermodynamik (unter Annahme schneller Chemie) behandelt. Diese reichte jedoch nur zur Simulation von stationären Verbrennungsprozessen. Zur Simulation von instationären Prozessen, bei denen Vorgänge wie Zündung und Löschung oder Schadstoffbildung behandelt werden sollen, ist die Kopplung zwischen Chemie und Strömung von wesentlicher Bedeutung.