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Experimental Investigation of a RQL Burner with Jet in Cross Flow Fuel Injection - Characterization of the Reating Flow Field at Realistic Operating Conditions

Soworka, Thomas und Behrendt, Thomas und Hassa, Christoph und Heinze, Johannes und Magens, Eggert und Schroll, Michael und di Mare, Francesca und Ballantyne, Steven und Gregory, Jon (2019) Experimental Investigation of a RQL Burner with Jet in Cross Flow Fuel Injection - Characterization of the Reating Flow Field at Realistic Operating Conditions. In: Proceedings of the ASME Turbo Expo. ASME Turbo Expo 2019: Turbomachinery Technical Conference and Exposition, 2019-06-17 - 2019-06-21, Phoenix, Arizona, USA.

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Kurzfassung

Future rich-burn/quick-quench/lean-burn (RQL) burners for aero engines face the challenge to further reduce the emission of soot. Alternative ways of fuel injection are therefore in the focus of modern RQL combustion systems. This contribution aims to investigate experimentally the influence of fuel injection on the reacting flow field, with the emphasis on soot production in the primary zone. For the test, a Rolls-Royce prototype burner was used in two different configurations which differ only in the axial location of jet in cross flow fuel injection and thereby provoke different ways of fuel atomization. In the upstream configuration the burner features characteristics of a pre-filming airblast atomizer. Whereas with the fuel tip in downstream position solely Jet-in-Cross-Flow fuel atomisation is expected. The burner was tested at realistic aero engine combustor conditions (p30=9.28 bar, T30=603 K, AFR=7.6). Several optical measurement techniques were used to characterise the reacting flow field. Their difficult application in a rich burn environment is described briefly. The structure of the reacting flow field is illustrated by ParticleImage-Velocimetry (PIV). Planar Mie scattering and Planar Laser-Induced Fluorescence (PLIF) are used to characterise the placement of liquid and gaseous fuel respectively. The location and structure of heat release zones are captured in terms of OH* and CO2* chemiluminescence. Finally LaserInduced-Incandescence (LII) is used to obtain three dimensional soot distributions in the primary zone. On this basis 20% less soot was measured for the upstream configuration at the axial location of maximal soot concentration. This remarkable difference could be attributed to the different placement of liquid fuel and the resulting better mixing.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/128442/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Experimental Investigation of a RQL Burner with Jet in Cross Flow Fuel Injection - Characterization of the Reating Flow Field at Realistic Operating Conditions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Soworka, ThomasThomas.Soworka (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0005-8443-8847NICHT SPEZIFIZIERT
Behrendt, ThomasThomas.Behrendt (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4154-3277NICHT SPEZIFIZIERT
Hassa, ChristophChristoph.Hassa (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heinze, JohannesJohannes.Heinze (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Magens, EggertEggert.Magens (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schroll, MichaelMichael.Schroll (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0736-546XNICHT SPEZIFIZIERT
di Mare, FrancescaDLR, Institute of Propulsion TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ballantyne, Stevensteven.ballantyne (at) rolls-royce.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gregory, JonJonathan.gregory (at) rolls-royce.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 Juni 2019
Erschienen in:Proceedings of the ASME Turbo Expo
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Combustor, RQL, Experiments at realistic operating conditions, Effects of jet-in-cross-flow fuel injection on soot formation in primary zone, Laser diagnostics (Mie, Chemiluminescence, AH-PLIF, LII), SSC test rig (EDS)
Veranstaltungstitel:ASME Turbo Expo 2019: Turbomachinery Technical Conference and Exposition
Veranstaltungsort:Phoenix, Arizona, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:17 Juni 2019
Veranstaltungsende:21 Juni 2019
Veranstalter :ASME
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Antriebssysteme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L ER - Engine Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Brennkammertechnologien (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Antriebstechnik > Brennkammer
Institut für Antriebstechnik > Triebwerksmesstechnik
Hinterlegt von: Soworka, Thomas
Hinterlegt am:22 Aug 2019 08:48
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:32

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