Numerische Untersuchung der Mindestzündenergie in Ammoniak-Wasserstoff-Luft Mischungen

Diese Bachelorarbeit untersucht numerisch die Mindestzündenergie (MZE) von
Ammoniak-Wasserstoff-Luft-Mischungen und deren Abhängigkeit vom Zündradius.
Unter Verwendung des Programms INSFLA werden eindimensionale sphärische
und flache Geometrien untersucht. Die stöchiometrischen Mischungen liegen bei
Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur, wobei der Radius der Zündquelle
variiert wird.
Zur Bewertung wird die Mindestzündenergie für die Kerninitialisierung (MZEini)
und für die Flammenausbreitung (MZEprop) herangezogen. Die Ergebnisse zeigen
einen deutlichen Geometrieeinfluss: Für einen Zündradius größer 0,5 mm steigt
MZEprop nahezu proportional mit dem Zündvolumen, während sie für kleinere Radien
gegen einen konstanten Grenzwert (≈ 2,25 mJ im untersuchten Fall) strebt.
Dies wird auf zunehmende Wärmeleitungs- und Diffusionsverluste in kleinen Zündvolumina
zurückgeführt. Zudem erhöht die Flammenkrümmung die erforderliche
Zündenergiedichte deutlich, denn die flache Geometrie erfordert bei kleinen Zündradien
signifikant geringere Energiedichten als die sphärische.
Abschließend deuten radiale Temperaturprofile auf das Erfordernis eines kritischen
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Flammenradius hin (≈ 2 mm) für eine nachhaltige Flammenausbreitung.
Die Ergebnisse liefern ein verbessertes Verständnis zündrelevanter Mechanismen
in NH3-H2-Luft-Mischungen.