Gedruckte ALM-Bauteile ermöglichen, im Vergleich zu konventionell hergestellten Bauteilen, eine strömungsoptimierte Führung von beispielsweise Kühlmedien. Zudem vereinfachen sie den Messtechnikzugang.
Die Forschungsgruppe Strömungen befasst sich mit der numerischen Untersuchung und Modellierung von reaktiven Strömungen sowie dem Wärmetransport in Raketentriebwerken. Sowohl numerisch als auch experimentell wird die Überschallströmung in Expansionsdüsen und die akustische Emission des Triebwerksabgasstrahls untersucht.
In Raketenbrennkammern liegen turbulente und reaktive Strömungen vor. Die in der Brennkammer miteinander reagierenden Fluide können dabei im unter-, trans- und überkritischen Druckbereich vorliegen. Die numerische Simulation dieser Strömungen stellt daher eine besondere Herausforderung dar. Ziel der Modellierung ist eine quantitative Vorhersagefähigkeit hinsichtlich des Verbrennungsverlaufs in der Brennkammer und der daraus abgeleiteten thermischen Lasten auf die Brennkammerstruktur. Diese Arbeiten sind eingebunden in DLR-Projekte und Vorhaben, welche sich die Entwicklung des „Digitalen Zwillings“ im Bereich der Raketentriebwerke zum Ziel gesetzt haben. Mit dem Digitalen Zwilling, also dem virtuellen Modell eines Raketenantriebs, können verschiedene Entwürfe grundlegend optimiert, verglichen und bewertet werden. Die kosten- und zeitintensive experimentelle Untersuchung wird reduziert.
Die Arbeiten im Bereich der Expansionsdüsen untersuchen das Potenzial der Leistungsoptimierung durch den Einsatz höhenadaptiver und fortschrittlicher Düsenkonzepte wie zum Beispiel Dual-Bell- und Aerospike-Düsen. Weitere Schwerpunkte liegen in den Bereichen der transienten Strömungsphänomene beim Anfahren und Abschalten des Triebwerks, die dabei auftretenden asymmetrischen Lasten und die akustische Interaktion des Abgasstrahls mit dessen Umgebung. Für die experimentellen Untersuchungen steht der Kaltgasprüfstand P6.2 sowie spezialisierte Messtechnik zur Erfassung von Strömungs- und Strukturgrößen sowie der Schallemission zur Verfügung.
