Vormischflammen und geschichtete Flammen unter technisch relevanten Bedingungen: Experimentelle Untersuchungen von thermochemischen Zuständen und der Skalargradienten

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Die übergeordnete wissenschaftliche Fragestellung des Paketantrages besteht, wie im Vorspann formuliert, darin, vollständig vorgemischte Flammen und geschichtete Vormischflammen unter Bedingungen zu untersuchen, wie sie durch zukünftige Technologieentwicklungen vorgegeben werden. Ziel des beantragten Teilprojektes ist es, ein deutlich erweitertes physikalisch-chemisches Verständnis der genannten Flammen mittels experimenteller Methoden zu erreichen. Diese Flammentypen haben eine zunehmend größere Relevanz für Magerverbrennungstechnologien, sind aber hinsichtlich der Wechselwirkung zwischen Turbulenz, Transport und Chemie wenig detailliert verstanden. Es sollen daher umfangreiche experimentelle Untersuchungen an einer Freistrahlflammenkonfiguration durchgeführt werden. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Analyse des thermokinetischen Zustands für unterschiedliche Betriebsbedingungen mithilfe der 1D-Raman/Rayleigh-Spektroskopie in Kombination mit der planaren Rayleigh-Thermometrie. Insbesondere wird hier eine hohe räumliche Auflösung angestrebt und zur Bestimmung von momentanen lokalen Flammenstrukturen, skalaren Dissipationsraten sowie der Dissipationsrate der Reaktionsfortschrittsvariablen genutzt. Diese Messungen setzen neben der notwendigen Auflösung ein sehr geringes Signalrauschen voraus, weswegen solche Daten in der Literatur bisher kaum veröffentlicht sind. Skalare Dissipationsraten sowie Dissipationsraten der Reaktions-fortschrittsvariablen stellen Schlüsselgrößen für das Verständnis von Turbulenz-Chemie-Wechselwirkungen dar und bilden den Kern von neuen Modellierungsansätzen, die über eine rein kinematische Beschreibung der Flammenpropagation hinausgehen. Damit dienen die experimentellen Daten auch zur Validierung von numerischen Simulationsrechnungen und sind innerhalb des Paketantrags eine zwingende Voraussetzung für die Vorhaben von J. Janicka und A. Kronenburg.