Einmischung von metallorganischen Prekursoren in eine Hochenthalpieströmung: Verfahrensentwicklung, Diagnostik, Simulation

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wolfgang Schröder; Professor Dr. Christof Schulz; Professor Dr.-Ing. Bernhard Weigand
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 23181232

Die Partikelsynthese in der Gasphase hängt im starken Maß von der Verteilung des verdampften Prekursors ab. Für eine homogene Partikelerzeugung ist entscheidend, dass die Partikelproduzierenden Volumenelemente eine gleiche „Konzentrations-Temperatur-Zeit- Geschichte“ durchlaufen. Mit „homogen“ wurde bisher eine großräumige Mischung betrachtet, da im bisher gewählten Stoffsystem zur Partikelbildung keine Mischung von Reaktanten auf der molekularen Ebene erforderlich ist. Daher zielt das Teilprojekt primär auf die Untersuchung des so genannten Makro-Mischens ab. In diesem Sinn ist es entscheidend, die Prekursorbeladung im Kernbereich des Strömungskanals, der durch eine nahezu gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung charakterisiert ist, vorzusehen und die Einmischung in die Wandgrenzschichten bei ganz anderem Temperatur-Zeit-Verhalten zu vermeiden. Die hierzu erforderliche Geometrie des Injektors, die in diesem Projekt experimentell und numerisch definiert wird, sollte möglichst einfach und gut kühlbar sein, da als weitere Einschränkung die Herstellbarkeit und Dauerhaltbarkeit des Injektors sehr wichtig ist. Aus diesem Grund wird in dieser Projektphase die Überschalleindüsung detailliert untersucht. Ebenfalls soll nun auch der Aspekt des Mikromischens eingeschlossen werden, was insbesondere zur Ausweitung des Materialspektrums wichtig ist.Ein wesentliches Ziel in der Antragsphase ist die Verbesserung der Mischungsvorgänge, so dass schon bei geringerer Mischungslänge der erforderliche Grad an Homogenität erreicht wird. Die verkürzte Mischungslänge ist wiederum erforderlich, um höhere Reaktionsraten in der Reaktionskammer realisieren zu können und damit das Materialspektrum im Sinne des übergreifenden Ziels dieser Phase zu vergrößern.Die hier durchgeführten Arbeiten richten sich allesamt auf den geplanten Transregioantrag aus.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen