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Ein-Düsen-Sektor (EDS)



In der Großanlage Ein-Düsen-Sektor (EDS) können sowohl Brenner als auch Brennkammerelemente fortschrittlicher Luftfahrtantriebe untersucht werden. Der Fokus liegt dabei in der Untersuchung der reagierenden Zweiphasenströmung mit fortschrittlichen optischen Messtechniken. Im Einzelnen interessieren dabei  Strömungsfeld, Reaktionsgebiete, Temperaturen, Verbrennungsinstabilitäten, Rußbildungsmechanismen. Ziel ist  die Erfassung der Verbrennungsvorgänge in einer realistischen Umgebung. Sowohl für die Entwicklung von Luftfahrtbrennern und -brennkammern, als auch für die  Entwicklung und Anwendung laseroptischer Messverfahren bietet die Anlage   eine  einzigartige  Versuchsumgebung. Neben einem weiten Brennstoffspektrum (Kerosin, flüssig oder vorverdampft, alternative flüssige Brennstoffe Erdgas),  ist es möglich den EDS bezüglich Luftdruck und Eintrittstemperatur unter  den Betriebsbedingungen  einer Fluggasturbine zu betreiben. Gleichzeitig bietet die Versuchsbrennkammer von 3 Seiten eine uneingeschränkte optische Zugänglichkeit  zur der Primärzone.  Darüber hinaus kann die 4. Seite  für laseroptische Untersuchungen von Brennkammerwänden angepasst werden. Durch die langjährige Erfahrung in Auslegung, Herstellung und Betrieb von additiv gefertigten Hochtemperaturbauteilen  werden dabei  Messstrecken mit Brennkammern und Brennkammerelementen eingesetzt, die im Selektiven Laser Schmelzverfahren (SLM) gefertigt wurden. In messtechnischer Hinsicht stellt die Großanlage ein unverzichtbares Bindeglied zwischen atmosphärischen Laborbrennern und  Demonstrator-Brennkammern wie im HBK 1 mit  Produktions- oder Entwicklungsbrennern in Originalgröße dar. Aufgrund der Möglichkeit die Brennkammer  hochpräzise in drei Raumachsen verfahren zu können, wird ein  feststehender Messtechnikaufbau ermöglicht.   Insbesondere für die Entwicklung und Erprobung neuer, häufig kombinatorischer Messverfahren ist der damit einhergehende unkomplizierte Aufbau ein außergewöhnlicher Vorteil und im Hinblick auf die  Wirklichkeitsannäherung der Messstrecke ein Alleinstellungsmerkmal.
 

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ALLGEMEINE DATEN

  • Standort: Köln-Porz, Institut für Antriebstechnik
  • Eröffnung: 1996


TECHNISCHE DATEN

  • Statischer Druck 13bar
  • Vorwärmtemperatur der Luft 850 K
  • Luftmassenstrom 1,0 kg/s
  • Gasförmige oder Flüssigbrennstoffe
  • Kerosinvorverdampfung
  • Messstrecke auf 3- Achsen-Tisch traversierbar
  • Voller optischer Zugang zur Primärzone von drei Seiten
  • Austauschbare, individuell kühlbare Wandelemente
  • Optische Messtechniken:
    • Doppler-Global-Velocimetry (DGV)
    • Particle-Image-Velocimetry (PIV)
    • Laser-Doppler-Anemometry (LDA)
    • Phase-Doppler-Anemometry (PDA)
    • Chemilumineszenz (OH, CO2)
    • Kerosin-LIF
    • OH-LIF
    • Chemilumineszenz (OH, CH, CO2)
    • Mie-Streuung
    • Laser-Induced-Incandesence (LII)
  • Abgasanalyse über Sondenentnahme
  • Dynamischer Druckaufnehmer (Thermoakustische Schwingungen) 


ANWENDUNGSGEBIETE

  • Messtechnik-Entwicklung und Erprobung unter realistischen Brennkammer-Bedingungen
  • Untersuchung der reagierenden 2-Phasen-Strömung von Flugtriebwerks-Brennern bei realistischen Betriebsbedingungen mit fortschrittlichen optischen Messtechniken hinsichtlich:
    • Strömungsfeld und Reaktionsgebiete
    • Flüssigbrennstoff-Zerstäubung
    • Vermischung von Brennstoff (Spray und Dampf) und Luft
    • Flammenstabilisierung / Magerverlöschen
    • Auswirkungen von Verbrennungsinstabilitäten auf die Primärzone (mit optionale erzwungener Anregung)
    • Schadstoffbildung
    • Rußbildung
  • Untersuchung der Brenner-Wand-Interaktion
  • Erprobung von SLM-Brennern und Brennkammerelementen

Kontakt
Olaf Diers
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Antriebstechnik
, Brennkammer
Köln

Tel.: +49 2203 601-2625

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