pdf-download - Lehrstuhl für Thermodynamik

1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit 7
3 vorgestellt.
In Abschnitt 4 wird die experimentelle Anlage kurz beschrieben und
ein Überblick über das untersuchte Gesamtsystem gegeben. Die Simulation
der Flugbedingungen erfolgt mit Hilfe eines wasserstoffbetriebenen
Vorheizers, der eine kostengünstige Lösung im Vergleich zu
einem elektrischen Vorheizer ist. Die potenzielle Gefahr bei der Verwendung
solcher Vorheizer liegt aber in der Verunreinigung der Testluft
sowohl durch Verbrennungsprodukte als auch durch Zwischenspezies,
wobei Letztere durch deren Beeinflussung der Selbstzündung
und der Reaktion in der Brennkammer besonders kritisch sind. Zur
Unterstützung des Experiments [San03] wurde eine detaillierte Untersuchung
des Vorheizers durchgeführt. Die daraus gewonnenen Daten
zeigten eine hohe Konzentration chemisch aktiver Zwischenprodukte,
die die Reaktionsvorgänge in der Brennkammer enorm beschleunigen.
Die numerische Modellierung des Reaktionsverlaufs im
Vorheizer und anschließend in der Laval–Düse unter Berücksichtigung
eines kontinuierlichen Temperaturabfalls durch die Beschleunigung
und die langsame Vermischung deckte das Kernproblem des
Vorheizers auf, eine schlechte Vermischung der Reaktanden, welche
bei der begrenzten Aufenthaltszeit eine dominante Rolle für den Ausbrand
spielt. Als Ergebnis der Analyse wurde ein zusätzlicher Vermischer
eingebaut, eine kostengünstige und sehr effiziente Lösung
[San03]. Die detaillierte Beschreibung des numerischen Modells und
seiner Anwendung sind in Abschnitt 5 zu finden.
Abschnitt 6 beinhaltet die Ergebnisse zur Untersuchung des Brennverhaltens
bei Einsatz von strebenförmigen Injektoren, die auf den
vorangegangenen Arbeiten von Grünig [Grü99] basieren. Für die numerischen
Arbeiten wurde eine vereinfachte Version des von Grünig
als Optimallösung bezeichneten Injektors verwendet, die einerseits
geringere Totaldruckverluste produziert und andererseits durch Symmetrieeigenschaften
die Reduzierung des Rechengebiets erlaubt. Experimentell
wurden beide Injektoren unter dem Einfluss des Vorheizerausbrands
untersucht. Die numerischen und experimentellen
Ergebnisse zusammen lieferten eine detaillierte Darstellung der