Phasenaufgelöste LDA-Messungen in der Gasströmung einer Luftstromzerstäuberdüse

Kurzfassung

Zur Beobachtung thermoakustischer Phänomene in Flugbrennkammern ist bei der ONERA in Toulouse ein Prüfstand zur Untersuchung einer Luftstromzerstäuberdüse aufgebaut worden. In diesem Prüfstand können unter atmosphärischen Bedingungen sowohl die einströmende Verbrennungsluft, als auch der Brennstoff über Pulsatoren angeregt werden. Ziel der Untersuchungen ist die Analyse der Auslösemechanismen von thermoakustischen Schwingungen im Zweiphasengebiet der Luftstromzerstäuberdüse. In diesem Beitrag wird eine Methode beschrieben, die es ermöglicht phasenaufgelöste LDA-Messungen in der Gasphase der angeregten Strömung durchzuführen. Hierzu wurden in einem kommerziellen 2D LDA System die aufgezeichneten Geschwindigkeitssignale durch einem extern erzeugten Triggerimpuls mit einem Zeitsignal versehen. Durch eine Bearbeitung der Messwerte mittels einer bei der ONERA entwickelten Software ist es möglich aus den zeitaufgelösten Signalen eine phasenaufgelöste Darstellung des Geschwindigkeitsfeldes zu erhalten. In der Analyse des isothermen Freistrahls der Luftstromzerstäuberdüse wird anhand der gemessenen 3D-Geschwindigkeiten das zyklische Verhalten des Strömungsfeldes untersucht. Hierbei werden die Geschwindigkeitsschwankungen phasenaufgelöst betrachtet und mit Hilfe des "Mergulien-Operators" fluktuierende Wirbelstrukturen dargestellt. Mit den gewonnen Ergebnissen lassen sich Bereiche erkennen, in denen unter Verbrennung instationäre Wärmefreisetzungsraten eine thermoakustische Schwingung auslösen könnten.