Räumliche Temperaturverteilung eines Drallbrenners
Die Vorgänge in der Triebwerksbrennkammer sind durch zahlreiche Interaktionen von Strömung, Reaktion und Wärmeübergang gekennzeichnet, bei deren Aufklärung eine Vielzahl von wissenschaftlichen Disziplinen mitwirkt. Die Abteilung Brennkammer konzentriert sich bei ihren Arbeiten auf anwendungsnahe Forschung unter realistischen Betriebsbedingungen. Hierfür stehen ihr eine Reihe von Prüfständen und Messstrecken zur Verfügung, die bis zu einem Luftdruck von 20 bar betrieben werden können. In der Zusammenarbeit mit der Abteilung Triebwerksmesstechnik wird das Ziel verfolgt, aktuelle Problemstellungen der Auslegung schadstoffarmer Brennkammern der experimentellen Untersuchung im Brennraum zugänglich zu machen. Eine wesentliche Entwicklungsrichtung von Triebwerksbrennkammern ist die Einführung der Magerverbrennung, mit der ein Quantensprung in der Stickoxidreduktion erreicht wird. Hierzu werden am BOSS Magerbrenner in Originalgröße untersucht. Kleinere Triebwerke werden auch zukünftig Fett-mager Brennkammern aufweisen. Nach diesem Prinzip wurde die Multisektorbrennkammer HOTS aufgebaut. Um die Magerverbrennung zu verwirklichen muss zusätzliche Verbrennungsluft zur Verfügung stehen, die das Kuhlluftbudget reduziert. Effiziente Wandkühlung ist deswegen eine wichtige Voraussetzung schadstoffarmer Verbrennung. In Zusammenarbeit mit anderen Instituten beschäftigt sich die Abteilung im Projekt LOCCA mit der Nutzung des Keramikwerkstoffes WHIPOX, effizienten Kühlungsschemata für Metall- und Keramikwerkstoffe sowie mit der Interaktion von Kühlung und Verbrennung. Die experimentellen Arbeiten werden durch CFD unterstützt. Das eingesetzte Programm erlaubt die gekoppelte 3-D Rechnung von Wärmeübergang und Magerverbrennung.Der Bau von Triebwerksbrennkammern erfordert die Beherrschung der Zerstäubung und Einmischung flüssiger Kraftstoffe. Zur Bewertung der Qualität der Kraftstoffaufbereitung verfügt die Abteilung über spezielle Messtechniken und Messstrecken, die ebenfalls bei erhöhten Luftdichten betrieben werden können. Die Einbindung der Brennkammer in das Triebwerk erfolgt durch das eindimensionale Vorauslegungsprogramm COMDAT, mit dem Brennraum und Kühlung sowie NOx Emissionen bei vorgegebenen Betriebsparametern schnell abgeschätzt werden können.