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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-20960
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/2096/


Trescher, Dirk

Development of an efficient 3-D CFD software to simulate and visualize the scavenging of a two-stroke engine

Entwicklung einer effizienten 3-D CFD Software zur Simulation und Visualisierung des Spülvorgangs eines Zweitaktmotors

Dokument1.pdf (23.579 KB) (Textband) (md5sum: 8b43a0cd4d404e0f435b0dede3d12e9d)
Dokument1.gz (346,555 KB) (md5sum: 8f004bc79a3d341343c0eeaa4423894b)

Kurzfassung in Englisch

The two-stroke engine is widely used in many different devices. But the environmentally problematic exhaust characteristic is a big drawback of this type of engine. In the scavenging process, when the fresh charge displaces the exhaust gas in the cylinder, lies the biggest opportunity to improve the exhaust data by geometry optimization.
Therefore, we developed a software package to efficiently simulate the three-dimensional, time-dependent, Navier-Stokes equations within the complex, real-world geometry of the two-stroke engine with moving piston and rotating crankshaft. Due to the high temperature in the cylinder after combustion, a temperature dependent treatment of the material constants is necessary.
Adaptive local time-stepping and dynamic local mesh adaption, as well as parallelization of the code, are used to speed up the computation time considerably.
The software has been extensively validated and has been applied to the problem of short-circuiting in two-stroke engines.


Kurzfassung in Deutsch

Der Zweitaktmotor wird in einer großen Anzahl von Geräten eingesetzt. Aber die umweltbelastenden Abgaswerte sind ein großer Nachteil von dieser Art Motor. Im Spülvorgang, bei dem das Frischgas das Abgas im Zylinder verdrängt, liegt die größte Möglichkeit, die Abgaswerte durch Geometrieoptimierung zu verbessern.
Daher haben wir ein Softwarepacket entwickelt, welches die dreidimensionalen zeitabhängigen Navier-Stokes Gleichungen in der komplexen realen Geometrie eines Zweitaktmotors mit sich bewegendem Kolben und rotierender Kurbelwelle effizient simuliert. Durch die hohen Temperaturen im Zylinder nach der Verbrennung wird eine temperaturabhängige Betrachtung der Materialkonstanten notwendig.
Adaptive lokale Zeitschrittweiten und dynamische lokale Gitteradaption, sowie eine Parallelisierung des Codes beschleunigen die Ausführungszeit erheblich.
Die Software wurde ausgiebig validiert und auf das Problem der Kurzschlussströmung eines Zweitaktmotores angewendet.


SWD-Schlagwörter: Zweitaktmotor , Numerische Strömungssimulation , Kurzschlussstrom , Navier-Stokes-Gleichung , Finite-Volumen-Methode , Parallelisierung
Freie Schlagwörter (deutsch): Adaptive Gitterverfeinerung , Lokale Zeitschrittweitenadaption , Temperaturabhängige Materialkonstanten , Relaxationsmethode , bewegte Gitter
Freie Schlagwörter (englisch): Computational Fluid Dynamics , Two-Stroke Engine , Navier-Stoke Equations , Finite Volume Scheme , Moving Meshes
MSC Klassifikation 58D30 76N1
Institut: Institut für Angewandte Mathematik
Fakultät: Fakultät für Mathematik und Physik
DDC-Sachgruppe: Informatik
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Kröner, Dietmar (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 29.08.2005
Erstellungsjahr: 2005
Publikationsdatum: 02.11.2005
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