M.Sc. David Butz

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Motivation

Laminare sowie turbulente Flammen lassen sich hinsichtlich der Verteilung von Brennstoff und Luft in vorgemischte Flammen und Diffusionsflammen unterteilen. Diese beiden Grenzfälle sind in der Vergangenheit umfangreich experimentell untersucht worden und es bestehen mathematische Modelle für numerische Simulationen. Allerdings kommen in einer Vielzahl von praktisch relevanten Verbrennungssystemen regimeübergreifende Flammen vor, d.h. Flammen, die nicht anhand der zwei genannten Grenzfälle beschrieben werden können. Derartige regimeübergreifende Verbrennungsvorgänge sind bisher nur ansatzweise untersucht worden und die mathematische Modellierung ist nach wie vor weitgehend offen. Eine detaillierte experimentelle Erforschung regimeübergreifender Flammenkonfigurationen soll im Rahmen des Projektes Einblick in die zugrunde liegenden Vorgänge bieten und die Entwicklung und Validierung von numerischen Modellen ermöglichen.

Vorgehensweise

Um die Untersuchung aller Flammenkonfigurationen, die bei regimeübergreifender Verbrennung auftreten können, untersuchen zu können, wurde ein neuer Brenner entwickelt. Die Konstruktion erlaubt einen optimalen optischen Zugang zur Flamme sowie die Wahrung definierter Randbedingungen. Die experimentelle Untersuchung der Flammen erfolgt mittels Raman/Rayleigh-Spektroskopie. Die 1D-Raman/Rayleigh-Laserspektroskopie ermöglicht als einzige Messtechnik die simultane Vermessung der Konzentrationen der Hauptspezies, der Temperatur und deren Gradienten entlang einer Linie. Raman/Rayleigh-Ergebnisse können durch planare Fluoreszenzaufnahmen um Quasi-3D-Gradienten und durch Particle Image Velocimetry (PIV) um Geschwindigkeitsfelder ergänzt werden.