In dieser Dissertation wird Flammen-Wand-Interaktion (FWI) im Hinblick auf wandnahe Reaktions- und Transporteffekte experimentell untersucht. Bei technischer Verbrennung sind FWI-Prozesse von entscheidender Bedeutung, da sie negative Aspekte wie einen verringerten Wirkungsgrad oder verstärkte Schadstoffbildung mit sich bringen. FWI ist eine hochkomplexe Wechselwirkung zwischen Oberfläche, Reaktion und Strömung, wobei die wichtigsten Prozesse einige hundert Mikrometer über der Oberfläche stattfinden. Bislang ist sie noch nicht vollständig verstanden. Da wandnahe Reaktionschemie brennstoffabhängig ist, muss FWI neuartiger alternativer Brennstoffe untersucht werden, wie beim hier verwendeten partiell oxygenierten Dimethylether. Es wird ein generischer Side-Wall-Quenching (SWQ)-Brenner für vorgemischten, atmosphärischen Betrieb verwendet, der gut definierte Randbedingungen aufweist und für experimentelle und numerische Studien gut zugänglich ist. Umfangreiche Messungen in FWI werden mit verschiedenen, gleichzeitig angewendeten Lasermesstechniken durchgeführt.

Die wandnahe Flammen- und Strömungsdynamik wird durch räumlich und zeitlich hochaufgelöste Felder der Geschwindigkeit (mittels Particle Image Velocimetry) und der Flammenfrontverteilung (mittels Laser-induzierter Fluoreszenz (LIF) von OH) simultan bewertet. Im turbulenten Betrieb wechseln sich SWQ-artige und Head-on Quenching (HOQ)-artige Zustände zufällig ab. Turbulente Grenzschichten werden bis zu y^+=1,5 aufgelöst. Beim Verlöschen bleibt die innere Struktur (y^+≤5) unverändert, während Skalierungsgesetze weiter von der Wand entfernt keine Gültigkeit mehr haben. Die Ergebnisse legen nahe, dass wandnahe Wirbelstrukturen bei SWQ-artigen Fällen Abgasrückführung (AGR) fördern, während sie in HOQ-artigen Fällen die Reaktionszone zur Wand drücken.

Die Thermochemie in Wandnähe wird durch quantitative und gleichzeitige Messung der Gastemperatur und der Molanteile von CO2 (dual-pump kohärente anti-Stokes Raman Spektroskopie) sowie von CO (CO-LIF) zusammen mit qualitativer OH-LIF untersucht. Dies ist die erste berichtete Anwendung dieser Drei-Parameter-Thermochemie-Diagnostik in FWI-Umgebungen. Eine Validierung des Ansatzes ergibt eine gute Genauigkeit und Präzision für die Anwendung bei FWI. CO2 erweist sich bei FWI als weniger betroffen von den nicht-adiabaten Bedingungen als CO. Unter laminaren Bedingungen wird die Bedeutung von differentiellen Diffusionseffekten in der wandnahen Thermochemie durch den Vergleich mit numerischen Simulationen aufgezeigt. Die Untersuchung von turbulenter FWI deutet auf das Vorhandensein weiterer Transportmechanismen im Vergleich zum laminaren Fall hin, die sich für SWQ- und HOQ-artige Fälle unterscheiden. Durch die Kopplung mit den Erkenntnissen zu Wirbelstrukturen wird die These zur wandnahen AGR gestützt, da CO2 stromauf des Verlöschungspunkts nachweisbar ist. Insgesamt erweist sich die zusätzliche Messung von CO2 als sehr geeignet, um FWI zu beschreiben und ermöglicht die Identifizierung neuer Erkenntnisse und Phänomene. Eine Machbarkeitsstudie zur teilweise vorgemischten FWI zeigt, dass sich sowohl die wandnahe Flammenstruktur als auch die Thermochemie signifikant verändern, verglichen zum vollständig vorgemischten Fall.

Die vorgestellten Ergebnisse liefern neue Einblicke in FWI, die über den Stand der Forschung hinausgehen sowie hervorragende Validierungsdaten für die numerische Simulation.