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Showing 11 to 16 of 16 (0.091 seconds)| 11 |
Etude radiative d’un plasma d’argon à la pression atmosphérique produit par des micro-ondes en régime pulséMaris, Raphaël 08 1900 (has links)
Le présent mémoire de maîtrise a pour but de jeter les bases sur la physique des plasmas micro-ondes en régime pulsé dans l’argon à la pression atmosphérique. Pour cela, nous avons utilisé une photodiode nous permettant d’acquérir l’émission globale du plasma pour différentes positions du tube où celui-ci détient trois types d’évolutions.
La partie croissante, où nous avons observé un retard d’allumage du plasma qui augmente en s’éloignant de l’excitateur. Nous l’avons estimé en dérivant l’émission du plasma afin d’en obtenir ensuite une vitesse de front d’ionisation. Cette méthode de dérivée nous a permis également de constater que l’émission plasma détient un comportement exponentiel en croissance d’émission où nous avons pu en extraire des coefficients homogènes à des fréquences pour chacune des positions. Nous en avons ensuite interprété sous l’appui d’une mise en équation de l’émission plasma que la partie croissante est fortement sensible en début d’ignition, au chauffage des électrons Te(t) et à la multiplication électronique ne(t) puis tardivement au chauffage du gaz Tg(t).
Ensuite, la partie stationnaire, pour laquelle nous avons remarqué que la densité électronique ne(z) est fortement dépendante de l’émission intégrée le long du tube. En parallèle, nous avons eu recours à la spectroscopie d’émission optique afin d’en déterminer Tg(z) où nous avons constaté que celui-ci est sensible au rapport cyclique.
Enfin, la partie décroissante, où nous avons constaté un pic d’émission plasma au moment de l’extinction du plasma où nous avons supposé qu’il fût associé à la recombinaison radiative des dimères de l’argon Ar2+ avec les électrons. De même que pour la phase d’allumage, la dérivée et la mise en équation de l’émission plasma, nous a permis d’interpréter qu’après l’extinction du plasma, nous avons en première partie Te(t) et ne(t) qui contribuent fortement pour ensuite se terminer sur une décroissance exponentielle lente que nous avons associée à Tg(t). / The present master thesis aims to develop the foundations for the physics of pulsed microwave
plasmas in argon at atmospheric pressure. For this, we used a photodiode allowing us to acquire
the global plasma emission for different positions of the tube where it has three types of evolution.
The increasing part, where we observed a plasma ignition delay which increases away from the
exciter. We estimated it by deriving the emission from the plasma in order to then obtain an
ionization front velocity. This derivative method also allowed us to see that the plasma emission
has an exponential behavior in emission growth where we were able to extract homogeneous
coefficients at frequencies for each of the positions. We then interpreted, with the support of an
equation of the plasma emission, that the increasing part is highly sensitive at the start of ignition,
to the heating of the electrons Te(t) and to the electronic multiplication ne(t) then later on heating
the gas Tg(t).
Then, the stationary part, for which we noticed that the electron density ne(z) is strongly dependent
on the emission integrated along the tube. In parallel, we used optical emission spectroscopy to
determine Tg(z) where we found that it is sensitive to the duty cycle.
Finally, the decreasing part, where we observed a peak of plasma emission at the time of the
extinction of the plasma where we supposed it to be associated to the radiative recombination of
the dimers of argon Ar2+ with electrons. As for the ignition phase, the derivative and the equation
of the plasma emission allowed us to interpret that after the extinction of the plasma, we have in
the first part Te(t) and ne(t) which contribute strongly, and then end in a slow exponential decay
that we have associated with Tg(t).
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Vergleich dielektrisch behinderter Entladungen bezüglich der physikalischen Eigenschaften und der Wirkung auf Holz und Holzwerkstoffe / Comparison of dielectric barrier discharges regarding their physical properties and the influence on wood and wooden materialsPeters, Frauke 22 October 2018 (has links)
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Combustion modeling for virtual SI engine calibration with the help of 0D/3D methods / Verbrennungsmodellierung für die virtuelle Applikation von Ottomotoren unter Verwendung von 0D- und 3D-MethodenGrasreiner, Sebastian 26 July 2012 (has links) (PDF)
Spark ignited engines are still important for conventional as well as for hybrid power trains and are thus objective to optimization. Today a lot of functionalities arise from software solutions, which have to be calibrated. Modern engine technologies provide an extensive variability considering their valve train, fuel injection and load control. Thus, calibration efforts are really high and shall be reduced by introduction of virtual methods. In this work a physical 0D combustion model is set up, which can cope with a new generation of spark ignition engines. Therefore, at first cylinder thermodynamics are modeled and validated in the whole engine map with the help of a real-time capable approach. Afterwards an up to date turbulence model is introduced, which is based on a quasi-dimensional k-epsilon-approach and can cope with turbulence production from large scale shearing. A simplified model for ignition delay is implemented which emphasizes the transfer from laminar to turbulent flame propagation after ignition. The modeling is completed with the calculation of overall heat release rates in a 0D entrainment approach with the help of turbulent flame velocities. After validation of all sub-models, the 0D combustion prediction is used in combination with a 1D gas exchange analysis to virtually calibrate the modern engine torque structure and the ECU function for exhaust gas temperature with extensive simulations. / Moderne Ottomotoren spielen heute sowohl in konventionellen als auch hybriden Fahrzeugantrieben eine große Rolle. Aktuelle Konzepte sind hochvariabel bezüglich Ventilsteuerung, Kraftstoffeinspritzung und Laststeuerung und ihre Optimierungspotentiale erwachsen zumeist aus neuen Softwarefunktionen. Deren Applikation ist zeit- und kostenintensiv und soll durch virtuelle Methoden unterstützt werden. In der vorliegenden Arbeit wird ein physikalisches 0D Verbrennungsmodell für Ottomotoren aufgebaut und bis zur praktischen Anwendung geführt. Dafür wurde zuerst die Thermodynamik echtzeitfähig modelliert und im gesamten Motorenkennfeld abgeglichen. Der Aufbau eines neuen Turbulenzmodells auf Basis der quasidimensionalen k-epsilon-Gleichung ermöglicht anschließend, die veränderlichen Einflüsse globaler Ladungsbewegung auf die Turbulenz abzubilden. Für den Brennverzug wurde ein vereinfachtes Modell abgeleitet, welches den Übergang von laminarer zu turbulenter Flammenausbreitung nach der Zündung in den Vordergrund stellt. Der restliche Brennverlauf wird durch die physikalische Ermittlung der turbulenten Brenngeschwindigkeit in einem 0D Entrainment-Ansatz dargestellt. Nach Validierung aller Teilmodelle erfolgt die virtuelle Bedatung der Momentenstruktur und der Abgastemperaturfunktion für das Motorsteuergerät.
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Ein Beitrag zur Entwicklung neuartiger keramischer Wärmeübertrager für RekuperatorbrennerEder, Robert 17 February 2015 (has links) (PDF)
Die Effektivität keramischer Wärmeübertrager kann durch eine feinere Strukturierung der Oberflächen gesteigert werden. Dies kann durch die Integration textiler Urformen anstatt der konventionell im Schlickguss hergestellten gröberen Geometrien erfolgen. Für Strukturierungen in Form von wandgebundenen Halbbögen werden die Ergebnisse umfangreicher experimenteller und numerischer Untersuchungen zu den wärmetechnischen und strömungsmechanischen Eigenschaften vorgestellt. Basierend auf den Erkenntnissen der mittels numerischer Simulation durchgeführten Parameterstudie werden verschiedene Empfehlungen für eine optimierte Anordnung der Halbbögen gegeben, um das Verhältnis von Wärmeübergang zur Druckverlust zu verbessern. Die experimentellen Ergebnisse belegen die Richtigkeit der gewählten Randbedingungen und Vereinfachungen im numerischen Modell. Des Weiteren wurden die Strömungsstrukturen mit laserdiagnostischen Messmethoden umfangreich charakterisiert.
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Combustion modeling for virtual SI engine calibration with the help of 0D/3D methodsGrasreiner, Sebastian 06 July 2012 (has links)
Spark ignited engines are still important for conventional as well as for hybrid power trains and are thus objective to optimization. Today a lot of functionalities arise from software solutions, which have to be calibrated. Modern engine technologies provide an extensive variability considering their valve train, fuel injection and load control. Thus, calibration efforts are really high and shall be reduced by introduction of virtual methods. In this work a physical 0D combustion model is set up, which can cope with a new generation of spark ignition engines. Therefore, at first cylinder thermodynamics are modeled and validated in the whole engine map with the help of a real-time capable approach. Afterwards an up to date turbulence model is introduced, which is based on a quasi-dimensional k-epsilon-approach and can cope with turbulence production from large scale shearing. A simplified model for ignition delay is implemented which emphasizes the transfer from laminar to turbulent flame propagation after ignition. The modeling is completed with the calculation of overall heat release rates in a 0D entrainment approach with the help of turbulent flame velocities. After validation of all sub-models, the 0D combustion prediction is used in combination with a 1D gas exchange analysis to virtually calibrate the modern engine torque structure and the ECU function for exhaust gas temperature with extensive simulations.:Contents
1 Introduction.
2 Thermodynamic modeling with real-time capability.
3 Quasi-dimensional modeling of turbulence and global charge motion.
4 Physical modeling of ignition delay.
5 Combustion modeling based on a 0D entrainment approach.
6 Virtual engine calibration with a quasi-dimensional combustion model.
7 Summary and outlook. / Moderne Ottomotoren spielen heute sowohl in konventionellen als auch hybriden Fahrzeugantrieben eine große Rolle. Aktuelle Konzepte sind hochvariabel bezüglich Ventilsteuerung, Kraftstoffeinspritzung und Laststeuerung und ihre Optimierungspotentiale erwachsen zumeist aus neuen Softwarefunktionen. Deren Applikation ist zeit- und kostenintensiv und soll durch virtuelle Methoden unterstützt werden. In der vorliegenden Arbeit wird ein physikalisches 0D Verbrennungsmodell für Ottomotoren aufgebaut und bis zur praktischen Anwendung geführt. Dafür wurde zuerst die Thermodynamik echtzeitfähig modelliert und im gesamten Motorenkennfeld abgeglichen. Der Aufbau eines neuen Turbulenzmodells auf Basis der quasidimensionalen k-epsilon-Gleichung ermöglicht anschließend, die veränderlichen Einflüsse globaler Ladungsbewegung auf die Turbulenz abzubilden. Für den Brennverzug wurde ein vereinfachtes Modell abgeleitet, welches den Übergang von laminarer zu turbulenter Flammenausbreitung nach der Zündung in den Vordergrund stellt. Der restliche Brennverlauf wird durch die physikalische Ermittlung der turbulenten Brenngeschwindigkeit in einem 0D Entrainment-Ansatz dargestellt. Nach Validierung aller Teilmodelle erfolgt die virtuelle Bedatung der Momentenstruktur und der Abgastemperaturfunktion für das Motorsteuergerät.:Contents
1 Introduction.
2 Thermodynamic modeling with real-time capability.
3 Quasi-dimensional modeling of turbulence and global charge motion.
4 Physical modeling of ignition delay.
5 Combustion modeling based on a 0D entrainment approach.
6 Virtual engine calibration with a quasi-dimensional combustion model.
7 Summary and outlook.
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Ein Beitrag zur Entwicklung neuartiger keramischer Wärmeübertrager für Rekuperatorbrenner: Ein Beitrag zur Entwicklung neuartiger keramischer Wärmeübertrager für RekuperatorbrennerEder, Robert 17 July 2014 (has links)
Die Effektivität keramischer Wärmeübertrager kann durch eine feinere Strukturierung der Oberflächen gesteigert werden. Dies kann durch die Integration textiler Urformen anstatt der konventionell im Schlickguss hergestellten gröberen Geometrien erfolgen. Für Strukturierungen in Form von wandgebundenen Halbbögen werden die Ergebnisse umfangreicher experimenteller und numerischer Untersuchungen zu den wärmetechnischen und strömungsmechanischen Eigenschaften vorgestellt. Basierend auf den Erkenntnissen der mittels numerischer Simulation durchgeführten Parameterstudie werden verschiedene Empfehlungen für eine optimierte Anordnung der Halbbögen gegeben, um das Verhältnis von Wärmeübergang zur Druckverlust zu verbessern. Die experimentellen Ergebnisse belegen die Richtigkeit der gewählten Randbedingungen und Vereinfachungen im numerischen Modell. Des Weiteren wurden die Strömungsstrukturen mit laserdiagnostischen Messmethoden umfangreich charakterisiert.:0 Verwendete Symbole und Formelzeichen IV
1 Einleitung 1
1.1 Motivation 1
1.2 Lösungsansatz 2
1.3 Zielstellung und Struktur der Arbeit 4
2 Stand der Technik 5
2.1 Vorwort 5
2.2 Kennzahlen zur Charakterisierung von Rekuperatoren und Wärmeüber-trageroberflächen 6
2.3 Strömungszustände und Strömungsprofile 13
2.3.1 Grenzschichten von Strömungen 13
2.3.2 Laminare Strömung zwischen zwei parallelen Platten und im Rechteckkanal 14
2.3.3 Turbulente Strömung zwischen zwei parallelen Platten 15
2.3.4 Kenngrößen, Längen- und Zeitmaße von turbulenten Strömungen 16
2.4 Umströmung von Zylindern und Wärmeübergang an Zylindern 19
2.4.1 Quer angeströmter Zylinder, Wirbelablösung und Kármánsche Wirbelstraße 19
2.4.2 Hufeisenwirbel um einen wandgebundenen Zylinder 25
2.4.3 Zylinder in Wechselwirkung miteinander und Zylinder in Tandempaarung 27
2.4.4 Quer angeströmter Zylinder parallel zu einer Wand 28
2.5 Weitere den Wärmeübergang steigernde Strukturen 29
2.5.1 Rohrbündel 30
2.5.2 Stabrippen – „pin fins“ 31
2.5.3 Zweidimensionale Rippengeometrien 33
2.5.4 Gedrehte Bleche und andere Einbauten in Rohrquerschnitten 36
2.5.5 Turbulatoren 38
2.5.6 Poröse Körper 39
2.5.7 Drähte als wärmeübergangsteigernde Struktur 40
2.6 Wärmeübertrager für Industriegasbrenner 41
3 Numerische und experimentelle Untersuchungen der neuentwickelten Wärmeübertragerstruktur 45
4 Numerische Untersuchungen bezüglich des Strömungsfelds um die Bogenstrukturen 49
4.1 Randbedingungen und Vernetzung der numerischen Simulation 49
4.2 Bemerkungen zum Turbulenzmodell 54
4.3 Validierung des numerischen Modells am leeren Kanal 59
4.4 Ergebnisse für die Grundgeometrie 63
4.5 Parameterstudie zur Anordnung und Anzahl der Bögen 70
4.5.1 Variation der Bogendichte 70
4.5.2 Variation der Anordnung der Bögen zueinander bei konstanter Bogendichte 75
4.5.3 Variation der Kanalhöhe bei konstanten Randbedingungen 78
4.5.4 Variation der Kanalhöhe bei umgekehrten Randbedingungen 80
4.5.5 Variation des Bogendurchmessers D 82
4.5.6 Bemerkung zum Anstellwinkel 83
5 Experimentelle Untersuchungen zum Wärmeübergangskoeffizienten 85
5.1 Versuchsaufbau 85
5.2 Versuchsdurchführung und Auswertung 88
5.3 Vergleich des Versuchsstandes mit Untersuchungen für Spaltströmungen 90
5.4 Referenzmessungen mit metallischen Wärmeübertragerstrukturen 93
5.4.1 Ergebnisse für die Grundgeometrie 93
5.4.2 Variation der Kanalhöhe 96
5.4.3 Variation der Kanalhöhe bei umgekehrten Randbedingungen 97
5.5 Messung mit keramischen Strukturen 98
6 Experimentelle Untersuchungen zum Strömungsverhalten 101
6.1 Versuchsaufbau 101
6.2 PIV-Messungen 104
6.2.1 Allgemeines zum Messprinzip 104
6.2.2 Messaufbau 105
6.2.3 Versuchsergebnisse 106
6.3 LDA-Messungen 111
6.3.1 Allgemeines zum Messprinzip und zur Versuchsdurchführung 111
6.3.2 Validierung des Versuchsstandes 114
6.3.3 Strömungsprofile aus der LDA-Messung 117
6.3.4 Wirbelablösung im Bogennachlauf 130
6.3.5 Skalen der Strömung 144
7 Anwendungsbeispiel: Rekuperatorbrenner 151
7.1 Brennerprototyp und Versuchsdurchführung 151
7.2 Versuchsergebnisse und Auswertung 153
8 Zusammenfassung und Ausblick 157
9 Literaturverzeichnis 161
10 Anhang 173
10.1 Messtechnik des Windkanals 173
10.2 PIV-Messtechnik 175
10.3 LDA-Messtechnik 176
10.4 Versuche mit dem Rekuperatorprototypen 177
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