Sprayverteilung und -verdampfung von Kraftstoffen in der Brennkammer
Projekt PERseuS
Sprayverteilung und -verdampfung von Kraftstoffen in der Brennkammer
Die Verteilung von flüssigen Kraftstoffen bei der Eindüsung in die Brennkammer hat einen großen Einfluss auf die Effizienz der Verbrennung und die Entwicklung von Schadstoffen. Das Ziel dieses Projektes ist, mit Hilfe einer eigens dafür vorgesehenen Messstrecke Sprayuntersuchungen vorzunehmen. Diese Untersuchungen sollen sowohl ein besseres Verständnis über die Sprayverteilung und die -verdampfung in der Brennkammer geben, als auch Daten generieren, die Randbedingungen und Validierungsgrößen für Simulationsrechnungen stellen.
Weniger Stickoxid- und Rußemissionen von Kraftstoffen beim Brennkammereintritt
Das Projekt Partikel und Emissions-Reduzierungstechnologie für effiziente und umweltfreundliche Antriebssysteme (PERseuS) soll die Entwicklung umweltfreundlicher Luftfahrtantriebe unterstützen. Dabei steht eine Senkung der Stickoxidemissionen und der Rußemissionen im Fokus der Untersuchungen. Die Zielsetzung in Perseus wird bestimmt durch die neuen gesetzlichen Vorgaben für den Ausstoß von Ruß und Stickoxiden NOx. Es sollen effektive Zumischkonzepte von flüssigen Kraftstoffen in die Brennkammer untersucht werden.
Hierbei soll ein neuer ganzheitlichen Ansatz im Methodenbereich bearbeitet werden. Bei der Kraftstoffplatzierung sollen neue Modellierungen durch weiterentwickelte Messtechnik am Sprayprüfstand validiert werden. Dafür steht beim DLR-Institut für Antriebstechnik mit dem Optischer-Hochdruck-Zerstäuber-Prüfstand (OHZ) eine Messstrecke zur Verfügung, die es erlaubt, einzigartige optische Messungen der Sprayverteilung durchzuführen. So soll zum Beispiel das Spray beleuchtet werden und mit High-Speed die Mie-Streuung detektiert werden, um die Kraftstoffplatzierung zu dokumentieren. Dieses Verfahren wird in diesem Zusammenhang erstmals in High-Speed eingesetzt.
Bestimmung der Tropfengröße und -geschwindigkeit
Um besonders nah am Brenneraustritt die eventuell auch nichtsphärischen Tropfen aufzulösen, soll in diesem Projekt das Verfahren der Tomographic Shadowgraphy weiterentwickelt werden. Es wird erwartet, dass mit diesem Verfahren Daten generiert werden können, die einen großen Schritt für die Validierung der Modellierung darstellen. Um diese Ergebnisse gut mit der Modellierung abzugleichen, wird die Luftströmung mit der PIV-Methode (Particle Image Velocimetry) vermessen, so dass sichergestellt ist, dass das Experiment zur Modellierung passt. Die Kraftstoffdüse wird eigens für das Projekt in enger Zusammenarbeit mit der CFD entwickelt. Der Prüfstand erlaubt Messungen unter realistischen Temperatur- und Druckbedingungen aus derzeit gängigen Luftfahrtantrieben.
Laufzeit
2023-2026
Schlagworte
Reduktion von CO2 und NOx, Validierung von CFD, Spray, experimentelle Untersuchung
