Eine Modellanalyse zur thermofluiddynamischen Steuerung in einer zweidimensionalen Überschallexpansionsströmung

Kurzfassung

Bei der thermofluiddynamischen Steuerung wird ein Sekundärmedium (Luft) quer in eine Primär-Überschallströmung (Luft) eingeblasen und weiterhin Wasserstoff in das entstehende Abloesegebiet vor der Einblasstelle (lokales Unterschallgebiet) eingebracht und initiiert verbrannt. Durch die Änderung der Wanddruckverteilung entsteht eine zur Steuerung nutzbare Querschubkraftkomponente. Basierend auf experimentellen Ergebnissen soll eine einfache Modellanalyse auf der Grundlage schiefer Verbrennungsfronten in Überschallströmungen durchgeführt werden. Bei schiefen Verbrennungsfronten wird die Strömung, wie beim schiefen Verdichtungsstoß, innerhalb der Front abgelenkt und es gelten alle Voraussetzungen stationärer Reaktionsfronten. Darüber hinaus soll im Bereich optimaler Verbrennung (Querschubmaximum) durch H2-Konzentrationsmessungen hinter der Verbrennungszone der Verbrennungswirkungsgrad bestimmt werden. Im einzelnen sind folgende Arbeiten durchzuführen: Literaturrecherche über bereits existierende analytische Modelle; Erarbeitung der Grundlagen schräger Stoß- und Verbrennungsfronten; mathematische Modelldefinition und Lösung des eindimensionalen Problems; experimentelle Ermittlung des Verbrennungswirkungsgrades durch Bestimmung des unverbrannten H2-Anteils.