Species Transport Modell
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[Bearbeiten] Einleitung
Um Erhaltungsgleichungen für chemische Spezies zu lösen, muss für jede Spezies 
der örtliche Massenanteil 
berechnet werden. Allgemein lautet die Erhaltungsgleichung:
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Dabei ist 
die Nettoproduktionsrate der Spezies , und 
die Bildungsrate durch die disperse Phase sowie andere nutzerdefinierte Quellen.
Diese Gleichungen müssen für 
Spezies gelöst werden, wobei 
natürlich die Gesamtzahl der Spezies in der Fluidphase darstellt. Die letzte Spezies wird dann als Rest zu 1 berechnet. Um hier numerische Fehler zu minimieren, wird empfohlen, als te Spezies die mit dem größten Massenanteil zu wählen (beispielsweise Stickstoff, wenn Luft als Oxidationsmittel genutzt wird).
[Bearbeiten] Diffusion in laminaren Strömungen
In laminaren Strömungen wird der Term 
als Diffusionsstrom aufgrund von Konzentrationsgradienten definiert. Dies kann beispielsweise über die Gleichung
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geschehen. Dabei ist 
der Diffusionskoeffizient für die Spezies im System.
Ist diese Näherung nicht ausreichend, können über die Maxwell-Stefan-Gleichungen bessere Ergebnisse erzielt werden.
[Bearbeiten] Diffusion in turbulenten Strömungen
Für turbulente Strömungen lässt sich der Berechnungsterm für die Diffusion über
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berechnen. Dabei ist 
die turbulente Schmidt-Zahl mit
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wobei 
die turbulente Viskosität und 
die turbulente Diffusivität ist.
Im Solver Fluent ist standardmäßig auf 0.7 eingestellt.
[Bearbeiten] Species Transport in der Energiegleichung
Der Transport von Enthalpie im Strömungsfeld durch Speziesdiffusion kann durch den Term
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berücksichtigt werden.
[Bearbeiten] Berechnung der Reaktionsgeschwindigkeiten
Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Reaktionsgeschwindigkeiten zu berechnen:
- Laminar Finite-Rate Model - Turbulenz wird vernachlässigt, die Reaktionsgeschwindigkeiten werden durch Arrhenius-Ansätze bestimmt
- Eddy-Dissipation Model - die Reaktionsgeschwindigkeiten werden durch die Turbulenz bestimmt - nur für Ein- oder Zwei-Schritt-Mechanismen mit Wärmefreisetzung geeignet
- Eddy-Dissipation-Concept (EDC) - detaillierte Kinetiken können in turbulenten Flammen berechnet werden (rechenintensiv)
