Experimentelle und numerische Beschreibung katalytischer Zünd- und Verbrennungsprozesse

Abstract

In der hier vorgestellten Arbeit wird ein räumlich eindimensional behandelbares Modellsystem für die numerische Simulation und experimentelle Untersuchung der katalytischen Zündung und Verbrennung für verschiedene Brennstoffe und Katalysatoren vorgestellt. Darüberhinaus wird die Anwendbarkeit von Modell und Rechenprogramm für die Materialdeposition aus einer reaktiven Gasphase am Beispiel der Diamantabscheidung erfolgreich demonstriert. Das Rechenprogramm löst hierbei die zeitabhängigen Navier-Stokes-Gleichungen für eine Staupunktströmung, die auf eine reaktive Oberfläche gerichtet ist. Die Beschreibung der Oberflächenreaktionen und der daraus resultierenden Wärmefreisetzung bilden die Randbedingungen für die Integration der Erhaltungsgleichungen in der Gasphase. Auf der Oberfläche wie in der Gasphase wird das chemische Geschehen unter Zuhilfenahme detaillierter Mechanismen aus Elementarreaktionen beschrieben. Der Transport in der Gasphase sowie zwischer dieser und der Oberfläche wird durch ein vereinfachtes Multikomponenten-Transportmodell, das auch die Thermodiffusion berücksichtigt, erfaßt.