Die experimentelle, phänomenologische Untersuchung der Strömungsverhältnisse stellt auch im Zeitalter von CFD noch ein unverzichtbares Instrument für die Entwicklung von Brennkammern dar. In Forschungsaufträgen oder im Rahmen industrieller Kooperationen wird PIV hier eingesetzt, um das Verständnis von isothermen sowie reagierenden Brennkammerströmungen zu verbessern. Für die Untersuchung der reagierenden Brennkammerströmung hat sich die Kombination von PIV mit weiteren laser-optischen Messtechniken bewährt, hier kommen meist LIF und OH zum Einsatz.
Die besondere Schwierigkeit bei PIV Messungen in reaktiven Strömungen besteht in der Bereitstellung von geeigneten Tracer- Partikeln in der zu untersuchenden Strömung. Durch die hohen Temperaturen in der Flamme müssen die Partikel einen sehr hohen Schmelzpunkt sowie ein neutrales Verhalten in der Verbrennungsreaktion haben. Dies wird bisher nur durch Partikel auf Feststoffbasis gewährleistet. In jüngsten Untersuchungen haben sich poröse Siliziumdioxid- Partikel als gut geeignet herausgestellt, da sie sphärisch sind und somit zusätzlich über gutes Streulichtverhalten verfügen (Literaturliste)
Im Rahmen des drittmittelfinanzierten Projekts FUEL CHIEF sind PIV Mesungen an einem full-scale Gasbrenner (oberes Bild) am Brennkammerprüfstand der ALSTOM Ltd. in Baden- Dättwil (CH) durchgeführt worden. Die vom DLR bereitgestellten PIV Messdaten lieferten einen umfangreichen Beitrag zur Analyse des Strömungsfeldes. In diesem Projekt wurde erstmals über die aufgezeichneten Triggersignale des PIV Systems eine nachträgliche Phasenzuordnung zum Signal der Brennkammerschwingung möglich. Aus den so generierten zusätzlichen Daten konnte ALSTOM weitere wertvolle Erkenntnisse über die Strömung in der reaktiven Zone gewinnen. Im Projekt FUEL CHIEF sind darüber hinaus DGV und LIF/ OH Messungen am Verbrennungsprüfstand ASC des Instituts für Antriebstechnik in Köln durchgeführt worden.
Eine weitere Anwendung von PIV ergab sich im Projekt PRECCINSTA an einem generischen Gasbrenner. Da die vorbereitete Brennkammer von drei Seiten großflächigen optischen Zugang bietet, konnte die Brennkammerströmung mit Stereo-PIV untersucht werden. Im Zentrum des Projekts stand die Untersuchung von thermo-akustischen Instabilitäten, die zu Flamm- Oszillation führen können. Solche Betriebspunkte der Brennkammer wurden für die SPIV Messungen bewusst herbeigeführt, um zur Brennkammerschwingung phasenaufgelöste Messungen durchzuführen.
Besonders vielseitig ist der Einsatz von optischer Messtechnik am Ein-Düsen-Sektor (EDS) des Instituts, der sowohl atmosphärisch als auch Druck- beaufschlagt betrieben werden kann. Am häufigsten ist hier neben PIV die Anwendung von LIF und anderen spektroskopischen Verfahren zu finden. Darüber hinaus kommen auch DGV und CARS zum Einsatz.
In dem Projekt LUFO III stand die Erforschung der Brennkammerströmung für einen neu entwickelten Kerosin-betriebenen Brenner für Flugantriebe im Zentrum der Untersuchung. Auf der Grundlage der PIV Messdaten wurde bei dem industriellen Projektpartner eine technische Überarbeitung des neuen Brenners initiiert.
Am EDS konnte darüber hinaus die erfolgreiche Anwendung der kombinativen Messtechnik DGV-PIV im Rahmen des EU-Projekts MOLECULES demonstriert werden. Hier wurde in der Sekundärzone des Brenners ein umfangreicher Volumendatensatz erstellt, der eine wertvolle Datenbank für Vergleiche mit numerischen Strömungsberechnungen sowie für die Validierung von verwendeten CFD Algorithmen darstellt.