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Christian Schramm

• Die vorliegende Arbeit umfasst numerische Untersuchungen zur dieselmotorischen Brennverfahrensoptimierung mit dem Programmpaket STAR-CD, wobei der Schwerpunkt auf die Optimierung der Brennraumform gelegt wird. Dazu wird zunächst auf die notwendigen theoretischen Grundlagen zur Vorausberechnung von Verbrennung und Schadstoffbildung eingegangen. Dies beinhaltet die Betrachtung der innermotorischen Prozesse des Dieselmotors und die Ableitung entsprechender Simulationsmodelle. Im Weiteren wird ein Programm entwickelt, welches zur schnellen Erstellung von numerischen Simulationsmodellen dient. Es soll außerdem in der Lage sein, die geometrischen Abmessungen eines dieselmotorischen Brennraumes mit Kolbenmulde zu berechnen. Darauf aufbauend wird die Eignung der CFD-Simulation zur Vorausberechnung der Verbrennung und Schadstoffbildung untersucht. Nach einem Modellabgleich werden dazu Validierungsrechnungen durchgeführt und mit vorliegenden Messwerten verglichen. Schließlich wird eine Optimierung des Brennverfahrens anhand eines praxisnahen Beispiels durchgeführt. Dabei wird im ersten Schritt der mittlere Durchmesser der Kolbenmulde zusammen mit dem Spraywinkel optimiert. Darauf aufbauend findet eine Optimierung ausgewählter Bereiche der Kolbenmuldenkontur statt.
• This thesis deals with numerical investigations of diesel engine combustion process optimization with the software package STAR-CD, whereby the emphasis is put on the optimization of combustion chamber shape. At first the necessary theoretical basis for the prediction of combustion and pollutant formation is suggested. This contains the consideration of the diesel engine internal processes and the deduction of appropriate simulation models. In addition, a programme is developed, which is used for the fast creation of numerical simulation models. It is also supposed to compute the geometrical dimensions of a diesel engine combustion chamber with piston bowl. Based on this, the suitability of CFD simulation for the prediction of combustion and pollutant formation is examined. After model calibration some validation calculations are carried out and compared with available measurments. Finally, an optimization of the combustion process is carried out on the basis of a practical example. In a first step the middle diameter of the piston bowl is optimized together with the spray angle. Built on this, an optimization of selected regions of piston bowl shape is accomplished.