Laseroptische Untersuchungen an verdrallten Vormischflammen:
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Format: | Abschlussarbeit Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2009
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Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
Schriftenreihe: | Fortschrittberichte VDI : Reihe 6, Energietechnik
585 |
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Beschreibung: | VIII, 108 S. Ill., graph. Darst. 21 cm |
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Autor: Nauert. Andreas
Jahr: 2009
Inhaltsverzeichnis V
Inhaltsverzeichnis
Nomenklatur VII
1 Einleitung
1.1 Am Anfang war das Feuer 1
1.2 Von Valenzelektronen und Gesellschaftsformen 2
1.3 Die Natur der Turbulenz - die Turbulenz der Natur 4
1.4 Modellierungen in Ingenieurwissenschaften 7
1.5 Gliederung der Arbeit 8
2 Theoretische Grundlagen 9
2.1 Turbulente Fluide 9
2.1.1 Die Navier-Stokes-Gleichungen 10
2.1.2 Implementierung der Navier-Stokes-Gleichungen 11
2.1.3 Vergleichbarkeit numerischer Simulationen mit strömungs¬
mechanischen Experimenten 11
2.1.4 Die Energiekaskade 12
2.1.5 Eigenschaften verdrallter Strömungen 13
2.1.6 Die Wirbelstärke 15
2.1.7 Die Drallzahl 16
2.1.8 Flammenausbreitung in Vormischverbrennungen 17
2.1.9 Turbulente Flammenausbreitung 19
2.1.10 Turbulente Flammengeschwindigkeit 20
2.2 Laserdiagnostische Grundlagen 22
2.2.1 Der Welle-Teilchen-Dualismus 23
2.2.2 Licht als elektromagnetische Welle 24
2.3 Lichtstreuung 25
2.3.1 Rayleigh-Streuung 25
2.3.2 Mie-Streuung 27
3 Optische Nachweismethoden 29
3.1 Geschwindigkeitsmessung mittels Dopplerverschiebung 30
3.1.1 Laser-Doppler-Anemometrie 31
3.2 Geschwindigkeitsmessung mittels Ortsverschiebung 33
3.2.1 Particle Image Velocimetry 33
3.3 Laserinduzierte Fluoreszenz 35
3.4 High-Speed-Visualisierung mittels CMOS-Technik 37
4 Messtechnik, Datenauswertung und Diskussion der Ergebnisse 39
4.1 Bestimmung der konditionierten Geschwindigkeiten an einer
verdrallten Vormischflamme 40
4.1.1 Counter-Gradient-Diffusion 41
4.1.2 Aufbau des verdrallten Vormischbrenners 42
4.1.3 Die Flammenkonfigurationen 45
4.1.4 Optischer Aufbau zur Messung der konditionierten 46
Geschwindigkeiten
4.1.5 Daten Postprocessing 49
4.1.6 Ergebnisse und Diskussion 50
4.1.7 Zusammenfassung 54
4.2 Fraktale Dimensionsanalyse an einer verdrallten Vormischflamme 55
4.2.1 Skaleninvarianz 56
4.2.2 Die Hausdorff-Dimension 57
4.2.4 Die Box-Counting-Methode 59
4.2.5 Der Matlab-Algorithmus zur Bestimmung der fraktalen
Dimension 61
4.2.6 Ergebnisse der fraktalen Dimensionsanalyse an einer
verdrallten Vormischflamme 63
4.2.7 Zusammenfassung und Ausblick 67
4.3 Bestimmung des Mischungsbruchs an einer verdrallten
Vormischflamme mittels Aceton-Tracer-LIF 68
4.3.1 Versuchsaufbau 68
4.3.2 Ergebnisse der Aceton-Tracer-LIF-Untersuchungen 70
4.3.3 Brennstoffverteilung 70
4.3.4 Zusammenfassung 72
4.4 Bestimmung der turbulenten Brenngeschwindigkeit an einem
Niederdrallbrenner 73
4.4.1 Versuchsaufbau und Durchführung 74
4.4.2 Datenauswertung und Postproccessing 77
4.4.3 Funktionsweise des eingesetzten Algorithmus 78
4.4.4 Bestimmung der OH-Kontur 79
4.4.5 Bestimmung der Flammenfront-Propagation 81
4.4.6 Ergebnisse der Untersuchung der turbulenten
Brenngeschwindigkeit an einer Niederdrallflamme 84
4.4.7 Zusammenfassung 88
4.5 Untersuchung des verbrennungsinduzierten Wirbelaufplatzens
an einer verdrallten Vormischflamme 88
4.5.1 Versuchsaufbau 89
4.5.2 Diskussion der Ergebnisse 91
4.5.3 Zusammenfassung 96
4.6 Voruntersuchungen zu zeitaufgelösten Ftayleigh-Messungen 97
4.6.1 Versuchsaufbau 97
4.6.3 Zusammenfassung und Ausblick 1 oo
5. Zusammenfassung und Ausblick 101
Literaturnachweis 104
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