Untersuchung der tangentialen Moden von hochfrequenten Verbrennungsinstabilitäten in Raketenbrennkammern

Abstract

An einer Modellbrennkammer wird die Wechselwirkung einer akustischen Anregung mit einem brennenden LOX/H2 Spray untersucht. Druckschwingungen, die über eine zusätzliche Auslassdüse in die Brennkammer eingekoppelt werden, regen die Verbrennung in der Brennkammer akustisch an. Diese zweite Düse wirkt als zusätzlicher Resonator. Die Kopplung von Resonatoren an eine Brennkammer verstimmt den akustischen Resonanzraum. Als Konsequenz ändern sich die Frequenzen, bei denen Resonanzphänomene auftreten, und es ändert sich die Lage der Schwingungsbäuche bzw. –knoten der Eigenmoden. Durch Auf-nahmen der OH-Flammenemission mit Hochgeschwindigkeitskameras zum Zeitpunkt des Auftretens der ersten beiden tangentialen Moden 1T und 2T wird die Dynamik des Verbren-nungsprozesses unter dem Einfluss eines akustischen Feldes charakterisiert. Eine gleichzeitige Messung von dynamischem Druck und Flammenemission ermöglicht die Bestimmung eines Responsefaktors. Da bei externer Anregung der Brennkammerakustik die Lage der Moden durch die Symmetrie des Aufbaus festgelegt ist, ist es möglich, durch Experimente Rück-schlüsse auf die Rolle der Druck- bzw. Geschwindigkeitskopplung mit den Prozessen in der Brennkammer zu ziehen. Die Form der beobachteten Resonanzprofile weist deutlich auf eine komplexe Dynamik im Brennraum hin, die noch nicht endgültig verstanden ist.