Experimental validation of a theory for premixed flames with small scale turbulence

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Norbert Peters (†)
• Subject Area: Energy Process Engineering
• Term: from 1999 to 2005
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5191930

In dem beantragten Forschungsvorhaben soll experimentell mit Hilfe laseroptischer Meßverfahren ein neu entwickeltes theoretisches Konzept zur Beschreibung hochturbulenter kleinskaliger Vormischflammen überprüft werden. Für die experimentellen Untersuchungen soll ein neuartiger Brenner mit niedrigem Tangentialdrall eingesetzt werden, welcher hochturbulente Flammen in einem nahezu isotropen turbulenten Strömungsfeld stabilisiert. Die zu untersuchenden nahezu eindimensionalen turbulenten Methanflammen sollen einen möglichst großen Bereich im Phasendiagramm für turbulente vorgemischte Verbrennung abdecken. Durch eine Variation des Mischungsverhältnisses als auch des Turbulenzgrades sollen die Bereiche praktisch relevanter Vormischflammen abgedeckt werden. Die Turbulenz soll anhand von LaserDoppler-Anemometrischen Untersuchungen charakterisiert werden. Mit der Rayleighmeßtechnik soll ein quasi dreidimensionales Temperaturfeld simultan mit Fluoreszenzaufnahmen am OH-Radikal in turbulenten Methan-Vormischflammen aufgenommen werden. Aus den gemessenen Flammenkonturen können Größen wie die lokale Position und Neigung der Flammenfront und deren Krümmung gemessen werden. Daraus können mit Hilfe der Theorie Terme wie die skalare Dissipation und kinematische Restoration berechnet werden. Eine spektrale Analyse verschiedener Temperaturkonturen sowie der Kontur des OH-Radikals ermöglicht eine genaue Analyse Längenskalen in den Flammen. Eine Analyse der Flammenstruktur normal zur Flammenfront sowie der Temperaturgradienten soll Aufschluß über die Reaktionszone und die Veränderung der Vorwärmezone bei hoher Turbulenz geben.

• DFG Programme: Research Grants