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Ergebnisse und Diskussion
Brennkammer
p
8
H 2
H 2
Flamme
Luft + O 2
Abbildung 5.3: Schematischer Aufbau des Überschall-Brenners von Cheng.
5.2 Simulation der Diffusionsflamme von Cheng et al.
Anfang der 90er Jahre, nach Jahrzehnten der Scramjet-Forschung [Sma07],
gab es noch einen Mangel an aussagekräftigen experimentellen Daten zum
Thema Überschallverbrennung, da solche Experimente eine sehr anspruchsvolle
Messtechnik benötigen. Es bestand aber ein großer Bedarf an einem besseren
physikalischen Verständnis der Überschallverbrennung, da trotz langjähriger
Scramjet-Forschung einige der wesentlichen Fragen noch nicht zuverlässig
beantwortet werden konnten. Dies lag u.a. an der Erkenntnis, dass
die Brennkammer einen wesentlichen Anteil des gesamten Reibungswiderstandes
2 verursacht und deshalb eine kurze Brennkammer eine wichtige
Zielgröße darstellt. Daraus folgt eine effektive Mischung und Verbrennung
von Luft und Brennstoff auf möglichst kurzer Distanz. Zusätzlich ergab sich
die Frage zur Zündung und Flammenstabilisierung bei möglichst geringen
Druckverlusten. Aufwendig Experimente mit detaillierten Messungen zur turbulenten
Überschallverbrennung waren notwendig, um die physikalischen
Vorgänge besser verstehen zu können. Außerdem wurden diese Experimente
für einen damals noch jungen Zweig der Wissenschaft interessant: der numerischen
Strömungsmechanik. Dort wurden diese Daten zur Validierung von
Verbrennungsmodellen benötigt.
Im Experiment von Cheng et al. [CWP + 94] wurden die Mischung und Reaktion
2 Die Geschwindigkeit in der Brennkammer ist nur wenige Prozent geringer als die Anströmgeschwindigkeit
[Oda04], allerdings ist die Dichte in der Brennkammer wesentlich höher als in der Außenströmung.
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