Eine wichtige Voraussetzung auf fast allen Gebieten der Luft- und Raumfahrtindustrie ist die schnelle Reaktion auf geänderte Anforderungen. Aus diesem Grund setzen viele Firmen auf den vollständig parallelisierten, gekoppelten Mehrgitterlöser von ANSYS CFX, um sich einen Vorsprung vor dem Wettbewerb zu erhalten.

Der Einsatz von ANSYS CFX ermöglicht

• kürzere Entwicklungszeiten und geringere Entwicklungskosten,
• Reduktion des Treibstoffverbrauchs,
• vergrößerte Reichweiten,
• höhere Reisegeschwindigkeit,
• verlängerte Wartungsintervalle und
• verbesserten Passagier- und Besatzungskomfort durch optimierte Belüftungssysteme.

Bei der Triebwerksentwicklung müssen widersprüchliche Zielstellungen beachtet werden, z. B. niedrige Emissionswerte, stabile Verbrennung, hoher Wirkungsgrad sowie zuverlässige Zündung, Brennstoffeinspritzung und Tröpfchenverdampfung. Darüber hinaus stellt die Strukturmechanik weitere Anforderungen wie z. B. maximale Wärmebelastung und Wandkühlung. In der Vergangenheit führte das zu vielen teuren Design- und Testzyklen, um all diese Anforderungen zu erfüllen.

Zur Unterstützung der Triebwerksentwicklung bietet ANSYS CFX eine Reihe von Modellierungsmöglichkeiten. Diese Modelle erlauben dem Entwickler bereits in einem frühen Stadium ein Verständnis der physikalischen Prozesse und deren Wechselwirkungen. Die daraus resultierende Verkürzung der Entwicklungsdauer konnte bereits in vielen Projekten demonstriert werden.

Das Flame Front Modell ermöglicht ein tieferes Verständnis der Strömungsphänomene und die Vorhersage der Flammenausbreitung und des -wachstums direkt nach der Zündung. Zusammen mit dem Euler-Lagrange Zweiphasenmodell ermöglicht das Flame Front Modell, die optimale Position von Zündern und Brennstoffdüsen zu ermitteln.

Die Flammenausbreitung wird mit Hilfe einer kinematischen Gleichung verfolgt. Die Flammenfront bewegt sich mit der lokalen Verbrennungsgeschwindigkeit relativ zum Geschwindigkeitsfeld unter Berücksichtigung der Turbulenzeffekte, der Scherung sowie der Brennbarkeitsgrenzen. Die Flamme stabilisiert sich, sobald die Verbrennungsgeschwindigkeit mit der Strömungsgeschwindigkeit im Gleichgewicht ist. Dieser Effekt wurde in vielen Experimenten validiert (siehe auch nebenstehende Darstellung zum Flammenabriss).

Das Emissionsmodul von ANSYS CFX enthält kinetische Modelle für Thermal und Prompt NO einschließlich eines NO Nachverbrennungs-Mechanismus. Die turbulenten Schwankungen der Geschwindigkeit und Zusammensetzung werden dabei durch eine moderne PDF-Methode berücksichtigt. Vergleiche mit Experimenten für industrielle Anwendungen zeigen eine deutlich verbesserte Vorhersage im Vergleich zu empirischen Modellen.