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Laser-spektroskopische Charakterisierung der Pilotzone eines gestuften Magermoduls
Meier, Ulrich and Freitag, Stefan and Heinze, Johannes and Lange, Lena and Magens, Eggert and Schroll, Michael and Hassa, Christoph and Bagchi, Imon-Kalyan and Lazik, Waldemar
(2012)
Laser-spektroskopische Charakterisierung der Pilotzone eines gestuften Magermoduls.
In: DGLR-Publikationen (urn:nb).
Deutsche Nationalbibliothek.
Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2012, 2012-09-10 - 2012-09-12, Berlin.
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AbstractBei der Entwicklung von Flugtriebwerken mit deutlich verringerten Emissionen auf der Grundlage der
Magerverbrennungstechnologie spielt die Pilotstufe des Brenners eine entscheidende Rolle im Hinblick auf
Stabilität, Betriebsverhalten, sowie NOx- und Rußproduktion. Zu den Faktoren, die die Leistungsmerkmale
eines Pilot-Brenners beeinflussen, gehören Mischungsgüte in der Pilotzone, Kraftstoff-Platzierung, Struktur
des Strömungsfeldes und Wechselwirkung mit der Hauptstufe. Die Charakterisierung und das Verständnis
dieser Prozesse sind daher von besonderem Interesse.
Pilot-Brenner mit Druck- und Luftstromzerstäubung wurden in einem optisch zugänglichen Einzelsektor unter
Verwendung unterschiedlicher optischer Messverfahren untersucht. Das Ziel der Versuche bestand in der
Interpretation und einem verbesserten Verständnis des globalen Emissionsverhaltens in einer Brennkammer.
Da dieses in hohem Maße von der Einbringung und Platzierung des flüssigen Kraftstoffes abhängt, wurde die
räumliche Verteilung des Kerosin-Sprays für unterschiedliche Brennerkonfigurationen und Betriebszustände
unter Einsatz der ebenen Mie-Streuung untersucht. Dabei wurden Eindringtiefe und Spraywinkel gemessen.
Im Falle von Druckzerstäubern wurde eine Zunahme des Spray-Kegelwinkels mit dem Brennstoff-Durchfluss
festgestellt, während er im Falle von Luftstrom-Zerstäubern konstant blieb. Mittels Phasen-Doppler-
Anemometrie wurden Tropfengrößen und Geschwindigkeiten gemessen. Für Luftstromzerstäuber ergaben
sich kleine Tropfengrößen, mit Axialgeschwindigkeiten ähnlich denen der Luftströmung. Die Dynamik der
Brennstoff-Strömung wurde mittels Hochgeschwindigkeits-Schattenaufnahmen untersucht. Die Daten zeigen
eine schnelle Ausbildung turbulenter Mischungsstrukturen mit örtlich hohen Konzentrationen von flüssigem
Kraftstoff, sowie eine schraubenförmige Umfangsbewegung. Die räumliche Rußverteilung und ihre
Abhängigkeit vom Luft/Brennstoff-Verhältnis (LBV) wurden unter Leerlauf- und Teillast-Bedingungen mittels
ebener Laser- Induzierter Inkandeszenz (LII) untersucht. Die Daten zeigen unterhalb eines bestimmten LBV
einen steilen Anstieg des Ruß-Volumenanteils bei weiterer Verringerung des LBV. Dies Ergebnis ist in
Übereinstimmung mit Messungen der Rußzahl in einem Einzelsektor ohne optischen Zugang, liefert jedoch
weitergehende Informationen über Lage und Form der Rußverteilung in der Brennkammer. Das
Strömungsfeld wurde mittels PIV vermessen; die Daten für isotherme und reagierende Strömungen sind
vergleichbar mit CFD-Rechnungen. Diese und weitergehende Resultate, etwa die Untersuchung modifizierter
Brennstoffzerstäuber oder Einsatz kombinativer optischer Messtechniken, bilden Grundlagen für eine
Entwicklung von Strategien zur Verringerung von Rußemissionen, insbesondere bei höheren Lastzuständen
bei Pilotbetrieb. Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/78324/ |
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Document Type: | Conference or Workshop Item (Speech, Paper) |
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Title: | Laser-spektroskopische Charakterisierung der Pilotzone eines gestuften Magermoduls |
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Authors: | Authors | Institution or Email of Authors | Author's ORCID iD | ORCID Put Code |
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Meier, Ulrich | UNSPECIFIED | UNSPECIFIED | UNSPECIFIED | Freitag, Stefan | UNSPECIFIED | UNSPECIFIED | UNSPECIFIED | Heinze, Johannes | UNSPECIFIED | UNSPECIFIED | UNSPECIFIED | Lange, Lena | UNSPECIFIED | UNSPECIFIED | UNSPECIFIED | Magens, Eggert | UNSPECIFIED | UNSPECIFIED | UNSPECIFIED | Schroll, Michael | UNSPECIFIED | https://orcid.org/0000-0003-0736-546X | UNSPECIFIED | Hassa, Christoph | UNSPECIFIED | UNSPECIFIED | UNSPECIFIED | Bagchi, Imon-Kalyan | Rolls-Royce Deutschland | UNSPECIFIED | UNSPECIFIED | Lazik, Waldemar | Rolls-Royce Deutschland | UNSPECIFIED | UNSPECIFIED |
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Date: | 26 October 2012 |
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Journal or Publication Title: | DGLR-Publikationen |
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Refereed publication: | No |
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Open Access: | Yes |
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Gold Open Access: | No |
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In SCOPUS: | No |
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In ISI Web of Science: | No |
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Editors: | Editors | Email | Editor's ORCID iD | ORCID Put Code |
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UNSPECIFIED | DGLR e.V. | UNSPECIFIED | UNSPECIFIED |
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Publisher: | Deutsche Nationalbibliothek |
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Status: | Published |
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Keywords: | Luftfahrtantriebe, Brennkammer, Magerverbrennung, Spektroskopie |
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Event Title: | Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2012 |
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Event Location: | Berlin |
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Event Type: | national Conference |
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Event Start Date: | 10 September 2012 |
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Event End Date: | 12 September 2012 |
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HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport |
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HGF - Program: | Aeronautics |
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HGF - Program Themes: | Propulsion Systems (old) |
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DLR - Research area: | Aeronautics |
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DLR - Program: | L ER - Engine Research |
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DLR - Research theme (Project): | L - Combustion Chamber Technologies (old) |
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Location: |
Köln-Porz
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Institutes and Institutions: | Institute of Propulsion Technology > Combustor |
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Deposited By: |
Meier, Dr.rer.nat. Ulrich
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Deposited On: | 15 Nov 2012 13:01 |
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Last Modified: | 24 Apr 2024 19:44 |
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Repository Staff Only: item control page
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