Neue Daten über Brennkammerkühlung bei Magergemischmotoren
In modernen Gasturbinenbrennkammern verwendet man Brennkammerkacheln, um die Wände vor den heißen Gasen zu schützen. Bei neueren Motoren, die mit einem dünneren Brennstoffgemisch arbeiten, sind jedoch höhere Drücke und Temperaturen präsent. In diesem Fall muss die zum Kühlen der Wände verwendete Luftmenge reduziert werden, um zu gestatten, dass die maximale Luftmenge durch die Einspritzdüse strömt. Das kann erreicht werden, indem man Effusionskühlung auf der heißen Seite mit Prallkühlung auf der kalten Seite der Kacheln kombiniert. Das EU-finanzierte Projekt NEWSMILE (Near-wall simulations and measurements in lean-burn engines) stellte Messdaten bereit, welche die Genauigkeit derzeit vorliegender Modelle hinsichtlich der Wandtemperaturen und der thermischen Beanspruchung verbessern. Zielvorgabe war die experimentelle Untersuchung des Zusammenwirkens von Filmkühlung und Wirbelflammen unter Einsatz fortschrittlicher laserdiagnostischer Verfahren. Man wählte die Brennkammerrandbedingungen und die Effusionsplattengeometrie im Sinne der Nachahmung wichtiger Merkmale von echten Flugzeugbrennkammern. Die Wissenschaftler zeichneten einzigartige Daten über Wandtemperaturen, Gastemperaturen und das turbulente Strömungsfeld einschließlich der Fläche nahe der Effusionskühlplatte auf. Auch die Strahlungseigenschaften der Brennkammerkachel wurden vermessen, dazu nahm man Schätzungen des durchschnittlichen Emissions- und Absorptionsvermögens bei verschiedenen Temperaturen vor. Die Daten wurden im Folgenden zur weiteren Analyse und Validierung der Resultate aus verschiedenen rechnergestützten Verfahren verwendet. NEWSMILE lieferte somit wesentliche Daten für die Auslegung von umweltfreundlicheren Magergemischbrennkammern.
Schlüsselbegriffe
Brennkammer, Magergemischmotoren, Magerverbrennungsmotoren, Effusionskühlung, Prallkühlung, NEWSMILE
