Strömung und Mischung im Primärzonenbereich von modernen Gasturbinenbrennkammern

Die Entwicklung und Optimierung von Brennkammern für Flugtriebwerke erfolgt in den letzten Jahren zunehmend mittels numerischer Strömungssimulationen. Dennoch liefern experimentelle Untersuchungen immer noch wesentliche Erkenntnisse, um sowohl neue Strategien zur Verringerung des Schadstoffaustoßes zu erarbeiten, als auch die Modellentwicklung voranzutreiben. Die vorliegende Arbeit stellt einen solchen experimentellen Beitrag dar, mit Fokus auf das Strömungs- und Mischungsverhalten in einem Modell einer fett-mager-gestuften Ringbrennkammer, bestehend aus 5 Dralldüsen und zwei gegenüberliegenden Reihen von Sekundärluftbohrungen. Der untersuchte Parameterraum beinhaltet neben der Variation des Hauptmassenstroms und des Impulsverhältnisses zwischen Sekundärluftstrahlen und Hauptströmung zusätzlich eine Variation der Zuströmbedingung der Sekundärluft in Form einer Bypasströmung. Nach einer ausführlichen Diskussion des stationären und instationären Strömungs- und Mischungsverhaltens ohne Bypass, wird zunächst der Einfluss dieser Bypassströmung auf die Durchflussbeiwerte aufgezeigt. Anschließend werden daraus resultierende Veränderungen der Strömung innerhalb des Brennkammermodells diskutiert. Um systematische Fehler durch Rückkopplungen des Messsystems auf die Strömung zu vermeiden, wurden mit LDV (Laser Doppler Velocimetry), PIV (Particle Image Velocimetry) und QLS (Quantitative Light-Sheet) nur aktuelle berührungslose Lasermesstechniken eingesetzt. Unvermeidbare Fehler durch Rauschen, welches den Messverfahren anhaftet, werden innerhalb der jeweiligen Abschnitten quantifiziert und nach Möglichkeit korrigiert, um die Qualität der Messergebnisse als Vergleichsdaten für die Validierung numerischer Strömungssimulationen zu gewährleisten.

Druckausgabe: Aachen, Shaker, 2008

Druckausgabe: Aachen, Shaker, 2008