Numerische Untersuchung der Zweiphasenströmung in einem Gutaufgabeinjektor

Abstract

Die Entwicklung von direkt holzstaubgefeuerten Gasturbinen ist ein Forschungsschwerpunkt des Institutes für Thermodynamik und Energiewandlung. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Untersuchung eines Teilsystems: dem Injektor des pneumatischen Brennstofffördersystems. Im Mittelpunkt steht hierbei die Anwendung der rechnergestützten Simulation der Zweiphasenströmung im Inneren des Injektors. Im Rahmen dieser Arbeit werden die Möglichkeiten dieser Berechnungsmethode zur Neuauslegung beziehungsweise die Vorgehensweise bei der Auslegung von Injektoren für Anlagen größeren Maßstabs erörtert.<br />Nach einem kurzen Überblick wird die Versuchsanlage am Institut vorgestellt. In der Folge wird der Stand bei der Anwendung von rechnergestützten Methoden bei der Simulation von Zweiphasenströmungen in der Fördertechnik dargestellt. Nach einem kurzen Abriss über die Theorie werden die Möglichkeiten bei der Auslegung von Gutaufgabeinjektoren beschrieben.<br />Nach der Auswahl der Berechnungsfälle und der Beschreibung der Modellbildung für die Simulation werden die Ergebnisse für die untersuchten Teilaufgaben präsentiert. Als erste Ergebnisse werden die Nachrechnungen von Versuchsergebnissen, die bereits von anderen Autoren veröffentlicht wurden, gezeigt.<br />Bei der Nachrechnung von Versuchsergebnissen der Brennstoffförderanlage am Institut wird der Einfluss von bestimmten Parametern, wie Geometriedaten und Prozessdaten, auf die Ergebnisse der Simulationsrechnungen im Vergleich zu den Versuchsergebnissen dargestellt.<br />Weiters werden die Auswirkungen von kleinen Änderungen der Injektorgeometrie auf das Ergebnis der Simulationsrechnungen untersucht.<br />Diese können zwar nicht direkt mit Versuchsergebnissen verglichen werden, doch kann der Vergleich mit der Ausgangskonfiguration gewisse Rückschlüsse ermöglichen.<br />Zum Schluss werden noch die Möglichkeiten der CFD-Simulation bei der Auslegung von Injektoren für Anlagen größeren Maßstabs anhand eines Beispiels illustriert.<br />