Untersuchungen zur Durchströmbarkeit von porösen Medien mit partikelhaltigen Gasen

Kurzfassung

Das Verfahren der Transpirationskühlung mit einem Ausströmen des Kühlfluids durch poröse Medien gewinnt im Bereich thermisch hoch belasteter Triebwerke, wie z.B. bei Staustrahltriebwerken und Raketenantrieben, zunehmend an Bedeutung. Ein wichtiger Aspekt liegt hierbei auf der Beschreibung der strömungstechnischen Eigenschaften und der Visualisierung der Grenzschichtströmung im Bereich der Einblasung. Das DLR Lampoldshausen plant Strömungsuntersuchungen in einem SCRamjet- Forschungskanal mit Grenzschichtverbrennung. Aufgrund der hohen thermischen Belastung und der potentiellen Strömungsbeeinflussung durch Messsonden bedarf es in diesem Fall berührungsloser Messverfahren. Für diese Untersuchungen sollen daher optische Messmethoden wie z.B. das Particle Image Velocimetry (PIV)-Verfahren zur Visualisierung der Kühlmitteleinblasung und ihrer Interaktion mit der Hauptströmung zum Einsatz kommen. Dieses Verfahren beruht auf der Beigabe von Streupartikeln (sog. Tracern) in die zu untersuchende Fluidströmung. Daher ist in Experimenten zu untersuchen, unter welchen Bedingungen Tracer-Partikel das poröse Medium zusammen mit dem Kühlfluid passieren können und welche Parameter Einfluss auf die Durchströmbarkeit haben. Das DLR Lampoldshausen stellt hierzu einen messtechnischen Aufbau zur Untersuchung der Durchlässigkeit im Hinblick auf die Partikelgröße im Verhältnis zu strömungsphysikalischen Größen des porösen Mediums vor. Zusätzlich werden wichtige Einflussfaktoren auf die Durchströmung mit partikelhaltigen Gasen erkannt und zukünftiger Forschungsbedarf konkretisiert.