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Experimental and Numerical Analysis of an Expansion Flow in Chemical and Thermal Nonequilibrium

Weisgerber, H. und Fischer, M. und Magens, E. und Beversdorff, M. und Link, T. und Koschel, W. (1999) Experimental and Numerical Analysis of an Expansion Flow in Chemical and Thermal Nonequilibrium. In: Fourteenth International Symposium on Air Breathing Engines. AIAA. XIV ISABE, Florence, Italy; 5-10 September, 1999. ISBN 1-56347-357-7.

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Kurzfassung

Results of a basic experiment on a high-expanding nozzle flow in hot gas conditions are presented and discussed. Gas flow temperatures and velocities at various locations at the inlet and the exit of a hypersonic nozzle designed for a hydrogen burning ramjet model were determined. The flow velocity was measured by laser two-focus velocimetry,detecting seeded TiO2-particles whose behavior in fast expanding flows was examined experimentally and numerically. CARS was applied to measure nitrogen single pulse spectra from which vibrational and rotational temperatures were determined. The flow at the exit of the nozzle shows a market thermal nonequilibrium because of the molecular exchange processes, which cannot keep pace with the expansion. The experimental results are compared to a numerical computation by a 2D FEM code solving the Navier-Stokes equations for a chemically reacting mixture of gases, using a reduced chemical kinetic scheme and modeling the vibrational energy and its relaxation by the Landau-Teller theory. Experimental and numerical results are in excellent agreement.

Dokumentart:Konferenzbeitrag (Paper)
Zusätzliche Informationen: LIDO-Berichtsjahr=1999, monograph_id=ISABE 99-7134,
Titel:Experimental and Numerical Analysis of an Expansion Flow in Chemical and Thermal Nonequilibrium
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-Adresse der Autoren
Weisgerber, H.NICHT SPEZIFIZIERT
Fischer, M.NICHT SPEZIFIZIERT
Magens, E.RSB-Optotechnik GmbH
Beversdorff, M.NICHT SPEZIFIZIERT
Link, T.RWTH Aachen
Koschel, W.NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1999
Erschienen in:Fourteenth International Symposium on Air Breathing Engines
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der Herausgeber
International Society for Air Breathing Engines (ISABE), NICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:AIAA
ISBN:1-56347-357-7
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Numerical Analysis, Gas Expansion, Nonequilibrium Conditions, Nozzle Flow, Gas Temperature, CARS, Navier-Stokes Equation, Finite Element Method
Veranstaltungstitel:XIV ISABE, Florence, Italy; 5-10 September, 1999
Veranstalter :ISOABE
HGF - Forschungsbereich:Verkehr und Weltraum (alt)
HGF - Programm:Weltraum (alt)
HGF - Programmthema:W RP - Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Weltraum
DLR - Forschungsgebiet:W RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E -- keine Zuordnung
Standort: Lampoldshausen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtantriebe
Institut für Antriebstechnik
Hinterlegt von: elib DLR-Beauftragter
Hinterlegt am:16 Sep 2005
Letzte Änderung:06 Jan 2010 13:44

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