CFD simulation of the ignition and combustion of kerosene in an aircraft piston engine

Abstract

Im Flugverkehr müssen zukünftig nachhaltige Kraftstoffe eingesetzt werden, um die Vorgaben der Europäischen Kommission zu erfüllen. Diese Kraftstoffe weisen tlw. sehr unterschiedliche physikalisch-chemische Eigenschaften im Vergleich zu Kerosin auf, die für die Bewertung im Hinblick auf Zündverzug und Verbrennung in großen Flughöhen relevant sind. Mittels CFD-Simulation soll deshalb die Eindüsung, die Zündung und die Verbrennung von Kerosin als Referenz für die zukünftige Bewertung nachhaltiger Kraftstoffe dargestellt werden. Dazu sind geeignete Netze der experimentellen Einrichtungen zu generieren, Spray-, Turbulenz- und Verbrennungsmodelle auszuwählen sowie ein chemischer Mechanismus für Kerosin im Rahmen einer Literaturstudie zu bestimmen. Die Simulationsergebnisse sollen Messungen in einer Spray-Kammer und am 1-Zylinder-Forschungsmotor gegenübergestellt werden. Die Ergebnisse sind in einer Diplomarbeit zusammenzufassen.

In the future, sustainable fuels must be used in air traffic in order to comply with the European Commission. Some of these fuels have very different physical and chemical properties compared to kerosene, which are relevant for the assessment of ignition delay and combustion at high altitudes. Therefore, CFD simulation shall be used to represent the injection, ignition and combustion of kerosene as a reference for the future evaluation of sustainable fuels. To this end, suitable meshes for the experimental facilities are to be generated, spray, turbulence and combustion models selected, and a chemical mechanism for kerosene determined within the framework of a literature study. The simulation results are to be compared with measurements taken in a spray chamber and on a single-cylinder research engine. The results are to be summarised in a thesis.