Laserbasierte Untersuchung der Flamme-Wand-Interaktion

Beschreibung

Die Interaktion von Flammen und Brennraumwänden kommt in nahezu allen gängigen technischen Verbrennungssystemen vor. Durch unvollständige Verbrennung kommt es dabei zu einer erhöhten Schadstoffbildung im wandnahen Bereich. Aktuelle Entwicklungen zur Effizienzsteigerung von Verbrennungsmotoren und Flugtriebwerken beruhen häufig auf der Verkleinerung von Brennräumen bei gleichbleibender oder gesteigerter Leistung. Die kompakteren Brennräume erhöhen das Oberflächen- zu Volumenverhältnis, so dass der Flamme-Wand-Interaktion bei zukünftigen Entwicklungen von Verbrennungssystemen eine größere Bedeutung zukommt. Aufgrund der auftretenden kleinen Raum- und Zeitskalen, bei denen die Flamme-Wand-Interaktion abläuft, sind die Prozesse weitgehend unerforscht und basieren auf empirischen Beziehungen. Für die Berechnung mittels numerischer Simulation (CFD) werden verlässliche Validierungsdaten benötigt. In dieser Arbeit werden deshalb laserbasierte Methoden zur Untersuchung der Flamme-Wand-Interaktion eingesetzt, welche eine quantitative Erfassung des Flammenverlöschens ermöglichen. Zu diesem Zweck wurden Methoden zur simultanen Bestimmung der Gasphasentemperatur- und CO-Konzentration, sowie die Untersuchung der Flammenpropagation durchgeführt und entwickelt. Die Beeinflussung des thermochemischen Zustandes beim transienten Flammenverlöschen im Gegensatz zu stagnationsstabilisierten Flammen steht dabei im Fokus.