Experimentelle Untersuchung der Turbulenz-Chemie Interaktion zur Charakterisierung der Flammenausbreitung in einem Ottomotor

• Antragsteller: Brian Peterson, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Strömungs- und Kolbenmaschinen ; Energieverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 225906170

Mit steigenden Energie- und Umweltproblemen besteht die unbestreitbare Notwendigkeit, sowohl den Kraftstoffverbrauch als auch die Schadstoffemissionen von Verbrennungsmotoren zu reduzieren. Zur gezielten Steigerung der Verbrennungseffizienz müssen die Turbulenz-Chemie-Interaktionen während der Flammenausbreitung in Ottomotoren aufgelöst werden. Moderne laserbasierte Messmethoden, welche an vorderster Front der Verbrennungsforschung eingesetzt werden, ermöglichen skalare und vektorielle Größen nicht invasiv aufzulösen. Insbesondere die Partikel-Image-Velocimetry (PIV) und die Planare Laserinduzierte Fluoreszenz (PLIF) von OH wurden kombinativ in turbulenten Flammen zur Untersuchung der Turbulenz-Chemie-Kopplung eingesetzt. Frühere Arbeiten in nicht eingeschlossenen Flammen haben, insbesondere im Hinblick auf lokales Flammenverlöschen, einen großen Beitrag zum Verständnis von Turbulenz-Flamme-Interaktionen geleistet. Obwohl frühere Untersuchungen oft durch Anwendungen wie die des Verbrennungsmotors motiviert waren, waren diese allerdings nur auf offene Flammen limitiert. Daher hat dieser Antrag die Weiterentwicklung der Hochgeschwindigkeits-PIV und -OH-PLIF zum Inhalt, um das Strömungsfeld und die Flammenfront in optisch zugänglichen Motoren zu erfassen und damit das Flammenwachstum und lokales Flammenverlöschen zu charakterisieren. Die beantragten Messkampagnen haben zum Ziel, einen wesentlichen Beitrag zur Steigerung der Verbrennungseffizienz zu leisten und die Machbarkeit zukünftiger Einspritz- und Verbrennungsstrategien aufzuzeigen. Außerdem soll ein Datensatz erzeugt werden, der das Wachstum der turbulenten Flamme in Verbrennungsmotoren charakterisiert und die Weiterentwicklung prädiktiver Motorsimulationen für die Motorentwicklung unterstützt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Dr.-Ing. Benjamin Böhm; Professor Dr. Andreas Dreizler