Ermittlung der bestmöglichen Ausrichtung von Mischungsverstärkern in gekreuzten Scherschichten für optimale Effektivität

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Die Mischung und deren Verbesserung ist in der Technik heutzutage ein sehr wichtiges Thema. In Flugtriebwerken sind die Mischungsvorgänge im Abgasmischer oder am Düsenaustritt von Bedeutung für die Lärmminderung und für die Schubsteigerung bzw. für die Senkung des Kraftstoffverbrauchs. Darüber hinaus wird die Mischung auch im Bereich der Grenzschichtkontrolle, der Erhöhung des Wärmeübergangs und der Leistungssteigerung von Diffusoren verwendet. Aufgrund der oft begrenzten Mischungszeiten ist die vollständige Mischung heutzutage noch ein Ziel, was durch Mischungsverbesserungen angestrebt wird. Hierbei werden nicht nur Strahlen mit gleicher Strömungsrichtung, sondern vermehrt auch Schichten mit unterschiedlichen Richtungen, also gekreuzt, miteinander vermischt. Ein Beispiel hierfür ist der Abgasblütenmischer von Turbostrahltriebwerken. In der experimentellen und numerischen Vorarbeit zum beantragten Projekt zeigte sich das positive Ergebnis, dass durch den Einsatz von Mischungsverstärkern in gekreuzten Scherschichten der Schub bzw. der Mischungsgrad deutlich gesteigert werden kann. Da der optimale Ausrichtungswinkel bislang jedoch nicht bekannt ist, wurde die Ausrichtung so gewählt, dass die Symmetrielinie des Mischungsverstärkers normal zur Trennplattenhinterkante lag (Ausrichtungswinkel 90°). Da beide Strahlen verschiedene Geschwindigkeiten aufweisen, ist deren Energie unterschiedlich. Es ist deshalb zu erwarten, dass die Ausrichtung einen optimalen Winkel aufweisen muss, welcher die schnellste Mischung bewirkt. Ziel des beantragten Projektes ist es diese Forschungslücke zu schließen. Mit Hilfe der verfügbaren Versuchseinrichtungen und Messtechniken soll die optimale Ausrichtung von Mischungsverstärkern ermittelt werden.