DFG-Verbundvorhaben „Vorhersage von Verbrennungslärm“

Gasturbine

Experimentelle Untersuchung der Schallabstrahlung einer turbulenten vorgemischten Freistrahlflamme (DFG)

Die Entstehung verbrennungsinduzierten Lärms bei modernen, schadstoffarmen Gasturbinen, Triebwerken und Wärmeerzeugern für häusliche und maschinelle Anwendungen ist zentraler Gegenstand der Forschung in industriellen und akademischen Bereichen.

Das gemeinsame Ziel des DFG-Verbundvorhabens  „Vorhersage von Verbrennungslärm“ ist die Untersuchung der Schallentstehungsmechanismen in turbulenten Vormischflammen. Während die anderen beteiligten Forschungsgruppen das Projekt numerisch bearbeiten, wird in der Arbeitsgruppe von Prof. Paschereit eine turbulente Freistrahlflamme in reflexionsarmer Umgebung experimentell untersucht.

Der Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung des Einflusses von Impuls und Temperatur der vorgemischten Reaktanden bei konstantem Mischungsverhältnis von Brennstoff und Luft und der damit verbundenen Variation der Längen- und Zeitmaße turbulenter Strukturen auf die Schallerzeugung in der Flamme, verursacht durch Schwankungen im Geschwindigkeits- und Mischungsfeld. Mittels dieser Variationen lassen sich verschiedene Verbrennungsregime nachbilden und abdecken.

Die experimentellen Untersuchungen bestehen aus Geschwindigkeitsmessungen mittels laseroptischer Verfahren (PIV, LDA), Messungen der Temperaturfelder (Chemilumineszenzbilder) und akustischen Messungen im Nah- und Fernfeld. Die gemessenen Daten werden benötigt, um Erkenntnisse über die Entstehung von Verbrennungslärm zu gewinnen und um die Ergebnisse mit den numerischen Ergebnissen der  assoziierten Forschergruppen vergleichen und validieren zu können. Da die numerische Simulation der Grobstruktur sehr zeitaufwändig ist, bietet die experimentelle Untersuchung die Möglichkeit einen erweiterten, größeren Parameterraum abzudecken. Mit Hilfe dieser größeren Datenmenge lässt sich ein empirisches Modell erstellen, welches die Schallemission der Flamme mit den Versuchsparametern korreliert.