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Modellierung der Zerstäubung und der Sprühstrahlausbreitung in Triebwerksbrennkammern

Forschungsberichte aus dem Institut für Thermische Strömungsmaschinen, Bd. 80/2020

Frank-Oliver Bartz

ISBN 978-3-8325-5166-7
162 pages, year of publication: 2020
price: 42.50 €
Die Aufbereitung des flüssigen Kraftstoffes in Brennkammern von Gasturbinen beeinflusst maßgeblich die entstehenden Schadstoffe. In modernen Brennkammern von Flugtriebwerken erfolgt die Aufbereitung des Luft-Brennstoff-Gemischs durch luftgestützte Brennstoffdüsen, sogenannten "Airblast-Zerstäubern". Der aufgeprägte Kraftstofffilm wird unter der Einwirkung von Luft in Ligamente und Tropfen zerteilt. Falls ausreichend große aerodynamische Kräfte an diesen Ligamenten und Tropfen vorherrschen, werden diese nachzerstäubt. Diese Nachzerstäubung wird als Sekundärzerfall bezeichnet. Der flüssige Kraftstoff breitet sich weiterhin aus und verdunstet, bevor er verbrennt.

Diese Arbeit befasst sich mit der Modellierung der Zerstäubung und Ausbreitung des Kraftstoffes in Triebwerksbrennkammern. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf dem Sekundärzerfall. Basierend auf früheren Arbeiten am Institut für Thermische Strömungsmaschinen des Karlsruher Instituts für Technologie wird ein Modell zur Beschreibung des Sekundärzerfalls erweitert. Anschließend wird anhand von numerischen Berechnungen der Frage nachgegangen, inwiefern sich das Sekundärzerfallsmodell auf die berechnete Ausbreitung des Kraftstoffes in einer Flugtriebwerksbrennkammer auswirkt.

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Keywords:
  • Triebwerk
  • Magere Direkteinspritzung
  • Tropfenzerfall
  • Sekundärzerfall
  • Computational Fluid Dynamics (CFD)

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