Experimentelle Untersuchung der Wechselwirkung zwischen turbulenten Flammen und Brennkammerwänden mit Auswirkung auf die Schadstoffbildung

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Verbrennungsprozesse in stationären Gasturbinen und Fluggasturbinen führen zu hohen Temperaturen nahe von Wandoberflächen und erfordern eine effiziente Kühlung (z.B. Film‐ oder Effusionskühlung). Forschungsarbeiten zur Wandkühlung haben daher zum Ziel, die Kühleffizienz zu erhöhen und den notwendigen Kühlluftmassenstrom zu minimieren. Diese Untersuchungen zielen jedoch bisher nicht darauf, die Wechselwirkungen zwischen Wand, Kühlluftstrom und Flamme in Bezug auf Schadstoffbildung und Flammenlöschung zu untersuchen und zu verstehen. Insbesondere im Hinblick auf magere Vormischflammen ist dieser Aspekt von großer Bedeutung. Das hier beantragte Vorhaben setzt an dieser Stelle mit dem Ziel an, für eine aktuelle Kühlluftkonfiguration die Flamme‐Wand Wechselwirkung unter Einbeziehung der Kühlluftströmung detailliert zu erforschen. Hierfür soll in eine vorhandene Eindüsen‐Brennkammer (Vormischflamme) eine Wand des Flammrohrs mit einem Wandkühlmodul ausgerüstet werden. Unter parametrischer Variation der Kühllufteigenschaften (Massenstrom, Temperatur, Impuls) und des Verbrennungsprozesses (Druck, Luftzahl, Drallzahl) werden mit modernen laserdiagnostischen Methoden das Skalarfeld (Temperaturen, Mischungszustände, Reaktionsfortschritt) und das Strömungsfeld charakterisiert. Anhand dieser Informationen wird das Kühlkonzept hinsichtlich Flammenstabilität und Schadstoffbildung bewertet.