EBI-DNScode
OpenFOAM® ist ein weit verbreitetes, flexibles, einfach zu erweiterndes und leistungsfähiges Toolkit für numerische Strömungssimulationen, das zusätzliche Werkzeuge für Pre- und Postprocessing bietet. Es verfügt über eine Reihe von Solvern für die Simulation von Verbrennungsprozessen. Diese Solver weisen jedoch einige Mängel auf:
- Es sind keine detaillierten Modelle für die molekulare Diffusion verfügbar. Stattdessen wird für alle Spezies eine einheitliche Lewis-Zahl angenommen.
- Für die Berechnung chemischer Reaktionsgeschwindigkeiten aus endlichen Geschwindigkeitsmodellen werden die OpenFOAM®-Löser für gewöhnliche Differentialgleichungen (ODE) verwendet. Im Vergleich zu anderen ODE-Solvern laufen diese wesentlich langsamer.
Um diese Unzulänglichkeiten zu überwinden und einen OpenFOAM®-basierten Solver bereitzustellen, der Flammen sowohl genau als auch effizient berechnen kann, wurde der EBI-DNS-Solver entwickelt. Er wurde erstmals im Jahr 2012 entwickelt und seitdem ständig verbessert. Er koppelt OpenFOAM® an die Open-Source-Bibliothek Cantera. Dies ermöglicht die Nutzung des detaillierten Modells für Diffusionskoeffizienten von Cantera. Dies bedeutet auch, dass dem OpenFOAM®-Solver Reaktionsmechanismen im xml-Format von Cantera zur Verfügung gestellt werden können. Die Integration chemischer Reaktionsraten wird von Sundials CVODE-Solver durchgeführt, der die einzige Abhängigkeit des EBI-DNS-Solvers von einem Drittanbieter darstellt. Im Vergleich zu den OpenFOAM®-eigenen ODE-Solvern wurde festgestellt, dass dies die chemischen Berechnungen um einen Faktor zehn beschleunigt, je nach Konfiguration.
Der EBI-DNS-Solver selbst basiert auf OpenFOAMs® rhoReactingBuoyantFoam-Solver. Er erweitert den Solver um zusätzliche Funktionen und ändert auch die Transportgleichungen für Speziesmassen und Energie, da die Spezies mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten diffundieren können. OpenFOAM® wird in der Version v1712 oder 5.x verwendet und die Schnittstelle basiert auf der Version 2.5.0a2 von Cantera.
Bei Fragen zum DNS Projekt können Sie uns gerne unter vbt-openfoam(∂)ebi.kit.edu kontaktieren!