Steigende Anforderungen an Kraftstoffverbrauch, Schadstoffemissionen und verkürzte Entwicklungszeit erfordern eine Weiterentwicklung der Entwicklungsmethoden für Verbrennungsmotoren. Im Fokus stehen verschärfte Zulassungszyklen für Pkw-Motoren, bei denen auch die Emissionen im Kaltstart und bei starken Lastwechseln berücksichtigt werden müssen. Zur Analyse und Bewertung der dynamischen Emissionsentstehung wird ein Simulationswerkzeug erstellt, das etablierte Simulationsmethoden miteinander verknüpft. Der Motorbetrieb wird durch eine 1D-Ladungswechselsimulation simuliert und der Verbrennungsprozess durch eine 0D-Reaktionskinetik berechnet. Hierbei werden die thermischen Randbedingungen aus einem 1D-thermischen Netzwerk und der Gemischbildungsprozess aus einer 3D-Zylinderinnenströmungssimulation ermittelt. Im Simulationswerkzeug definierte Kriterien starten die 3D-Simulation und werten diese aus,
sodass das Ergebnis der Simulation als Startbedingung für die Verbrennungsmodellierung dient. Die Arbeit zeigt, dass diese rechenzeitaufwändige Einbindung der 3D-Gemischbildung besonders für die Berechnung der
Rußemission erforderlich ist, während die Berechnung der NOx-, uHC- und CO-Emissionen bereits mit der Kombination der 0D- und 1D-Simulationsansätze gut gelingt.
Aktualisiert: 2023-06-02
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Zur Reduzierung der Emissionen von Dieselmotoren in der Hochseeschifffahrt ist die Entwicklung von Abgasnachbehandlungs-Technologien erforderlich. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines auf passive Rußregeneration ausgelegten Abgasnachbehandlungssystems für Viertakt-Marinedieselmotoren. Die Abgasnachbehandlung besteht aus einem so genannten SDPF, ein katalytisch beschichteter Dieselpartikelfilter zur simultanen Ruß- und NOx-Reduktion, sowie einem vorgeschalteten Dieseloxidationskatalysator. Die Kombination des Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion von NOx mit der Partikelfiltration in einer Komponente zielt auf die Effizienzsteigerung des Gesamtsystems bei gleichzeitigem Einsparen von Bauraum ab. Der Fokus liegt auf einem Technologiebenchmark im Labormaßstab zur Bewertung der katalytischen Aktivität unter Berücksichtigung der thermischen und chemischen Alterung. Dazu werden in einem Synthesegasprüfstand Performance-Tests unter marinespezifischen Anforderungen durchgeführt und durch die Ursachenforschung der Aktivität mittels Festkörperanalyse ergänzt.
Aktualisiert: 2023-06-02
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Zur Reduzierung der Emissionen von Dieselmotoren in der Hochseeschifffahrt ist die Entwicklung von Abgasnachbehandlungs-Technologien erforderlich. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines auf passive Rußregeneration ausgelegten Abgasnachbehandlungssystems für Viertakt-Marinedieselmotoren. Die Abgasnachbehandlung besteht aus einem so genannten SDPF, ein katalytisch beschichteter Dieselpartikelfilter zur simultanen Ruß- und NOx-Reduktion, sowie einem vorgeschalteten Dieseloxidationskatalysator. Die Kombination des Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion von NOx mit der Partikelfiltration in einer Komponente zielt auf die Effizienzsteigerung des Gesamtsystems bei gleichzeitigem Einsparen von Bauraum ab. Der Fokus liegt auf einem Technologiebenchmark im Labormaßstab zur Bewertung der katalytischen Aktivität unter Berücksichtigung der thermischen und chemischen Alterung. Dazu werden in einem Synthesegasprüfstand Performance-Tests unter marinespezifischen Anforderungen durchgeführt und durch die Ursachenforschung der Aktivität mittels Festkörperanalyse ergänzt.
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Steigende Anforderungen an Kraftstoffverbrauch, Schadstoffemissionen und verkürzte Entwicklungszeit erfordern eine Weiterentwicklung der Entwicklungsmethoden für Verbrennungsmotoren. Im Fokus stehen verschärfte Zulassungszyklen für Pkw-Motoren, bei denen auch die Emissionen im Kaltstart und bei starken Lastwechseln berücksichtigt werden müssen. Zur Analyse und Bewertung der dynamischen Emissionsentstehung wird ein Simulationswerkzeug erstellt, das etablierte Simulationsmethoden miteinander verknüpft. Der Motorbetrieb wird durch eine 1D-Ladungswechselsimulation simuliert und der Verbrennungsprozess durch eine 0D-Reaktionskinetik berechnet. Hierbei werden die thermischen Randbedingungen aus einem 1D-thermischen Netzwerk und der Gemischbildungsprozess aus einer 3D-Zylinderinnenströmungssimulation ermittelt. Im Simulationswerkzeug definierte Kriterien starten die 3D-Simulation und werten diese aus,
sodass das Ergebnis der Simulation als Startbedingung für die Verbrennungsmodellierung dient. Die Arbeit zeigt, dass diese rechenzeitaufwändige Einbindung der 3D-Gemischbildung besonders für die Berechnung der
Rußemission erforderlich ist, während die Berechnung der NOx-, uHC- und CO-Emissionen bereits mit der Kombination der 0D- und 1D-Simulationsansätze gut gelingt.
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Zur Reduzierung der Emissionen von Dieselmotoren in der Hochseeschifffahrt ist die Entwicklung von Abgasnachbehandlungs-Technologien erforderlich. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines auf passive Rußregeneration ausgelegten Abgasnachbehandlungssystems für Viertakt-Marinedieselmotoren. Die Abgasnachbehandlung besteht aus einem so genannten SDPF, ein katalytisch beschichteter Dieselpartikelfilter zur simultanen Ruß- und NOx-Reduktion, sowie einem vorgeschalteten Dieseloxidationskatalysator. Die Kombination des Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion von NOx mit der Partikelfiltration in einer Komponente zielt auf die Effizienzsteigerung des Gesamtsystems bei gleichzeitigem Einsparen von Bauraum ab. Der Fokus liegt auf einem Technologiebenchmark im Labormaßstab zur Bewertung der katalytischen Aktivität unter Berücksichtigung der thermischen und chemischen Alterung. Dazu werden in einem Synthesegasprüfstand Performance-Tests unter marinespezifischen Anforderungen durchgeführt und durch die Ursachenforschung der Aktivität mittels Festkörperanalyse ergänzt.
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Steigende Anforderungen an Kraftstoffverbrauch, Schadstoffemissionen und verkürzte Entwicklungszeit erfordern eine Weiterentwicklung der Entwicklungsmethoden für Verbrennungsmotoren. Im Fokus stehen verschärfte Zulassungszyklen für Pkw-Motoren, bei denen auch die Emissionen im Kaltstart und bei starken Lastwechseln berücksichtigt werden müssen. Zur Analyse und Bewertung der dynamischen Emissionsentstehung wird ein Simulationswerkzeug erstellt, das etablierte Simulationsmethoden miteinander verknüpft. Der Motorbetrieb wird durch eine 1D-Ladungswechselsimulation simuliert und der Verbrennungsprozess durch eine 0D-Reaktionskinetik berechnet. Hierbei werden die thermischen Randbedingungen aus einem 1D-thermischen Netzwerk und der Gemischbildungsprozess aus einer 3D-Zylinderinnenströmungssimulation ermittelt. Im Simulationswerkzeug definierte Kriterien starten die 3D-Simulation und werten diese aus,
sodass das Ergebnis der Simulation als Startbedingung für die Verbrennungsmodellierung dient. Die Arbeit zeigt, dass diese rechenzeitaufwändige Einbindung der 3D-Gemischbildung besonders für die Berechnung der
Rußemission erforderlich ist, während die Berechnung der NOx-, uHC- und CO-Emissionen bereits mit der Kombination der 0D- und 1D-Simulationsansätze gut gelingt.
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Zur Reduzierung der Emissionen von Dieselmotoren in der Hochseeschifffahrt ist die Entwicklung von Abgasnachbehandlungs-Technologien erforderlich. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines auf passive Rußregeneration ausgelegten Abgasnachbehandlungssystems für Viertakt-Marinedieselmotoren. Die Abgasnachbehandlung besteht aus einem so genannten SDPF, ein katalytisch beschichteter Dieselpartikelfilter zur simultanen Ruß- und NOx-Reduktion, sowie einem vorgeschalteten Dieseloxidationskatalysator. Die Kombination des Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion von NOx mit der Partikelfiltration in einer Komponente zielt auf die Effizienzsteigerung des Gesamtsystems bei gleichzeitigem Einsparen von Bauraum ab. Der Fokus liegt auf einem Technologiebenchmark im Labormaßstab zur Bewertung der katalytischen Aktivität unter Berücksichtigung der thermischen und chemischen Alterung. Dazu werden in einem Synthesegasprüfstand Performance-Tests unter marinespezifischen Anforderungen durchgeführt und durch die Ursachenforschung der Aktivität mittels Festkörperanalyse ergänzt.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Steigende Anforderungen an Kraftstoffverbrauch, Schadstoffemissionen und verkürzte Entwicklungszeit erfordern eine Weiterentwicklung der Entwicklungsmethoden für Verbrennungsmotoren. Im Fokus stehen verschärfte Zulassungszyklen für Pkw-Motoren, bei denen auch die Emissionen im Kaltstart und bei starken Lastwechseln berücksichtigt werden müssen. Zur Analyse und Bewertung der dynamischen Emissionsentstehung wird ein Simulationswerkzeug erstellt, das etablierte Simulationsmethoden miteinander verknüpft. Der Motorbetrieb wird durch eine 1D-Ladungswechselsimulation simuliert und der Verbrennungsprozess durch eine 0D-Reaktionskinetik berechnet. Hierbei werden die thermischen Randbedingungen aus einem 1D-thermischen Netzwerk und der Gemischbildungsprozess aus einer 3D-Zylinderinnenströmungssimulation ermittelt. Im Simulationswerkzeug definierte Kriterien starten die 3D-Simulation und werten diese aus,
sodass das Ergebnis der Simulation als Startbedingung für die Verbrennungsmodellierung dient. Die Arbeit zeigt, dass diese rechenzeitaufwändige Einbindung der 3D-Gemischbildung besonders für die Berechnung der
Rußemission erforderlich ist, während die Berechnung der NOx-, uHC- und CO-Emissionen bereits mit der Kombination der 0D- und 1D-Simulationsansätze gut gelingt.
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Steigende Anforderungen an Kraftstoffverbrauch, Schadstoffemissionen und verkürzte Entwicklungszeit erfordern eine Weiterentwicklung der Entwicklungsmethoden für Verbrennungsmotoren. Im Fokus stehen verschärfte Zulassungszyklen für Pkw-Motoren, bei denen auch die Emissionen im Kaltstart und bei starken Lastwechseln berücksichtigt werden müssen. Zur Analyse und Bewertung der dynamischen Emissionsentstehung wird ein Simulationswerkzeug erstellt, das etablierte Simulationsmethoden miteinander verknüpft. Der Motorbetrieb wird durch eine 1D-Ladungswechselsimulation simuliert und der Verbrennungsprozess durch eine 0D-Reaktionskinetik berechnet. Hierbei werden die thermischen Randbedingungen aus einem 1D-thermischen Netzwerk und der Gemischbildungsprozess aus einer 3D-Zylinderinnenströmungssimulation ermittelt. Im Simulationswerkzeug definierte Kriterien starten die 3D-Simulation und werten diese aus,
sodass das Ergebnis der Simulation als Startbedingung für die Verbrennungsmodellierung dient. Die Arbeit zeigt, dass diese rechenzeitaufwändige Einbindung der 3D-Gemischbildung besonders für die Berechnung der
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Aktualisiert: 2023-05-26
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Zur Reduzierung der Emissionen von Dieselmotoren in der Hochseeschifffahrt ist die Entwicklung von Abgasnachbehandlungs-Technologien erforderlich. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines auf passive Rußregeneration ausgelegten Abgasnachbehandlungssystems für Viertakt-Marinedieselmotoren. Die Abgasnachbehandlung besteht aus einem so genannten SDPF, ein katalytisch beschichteter Dieselpartikelfilter zur simultanen Ruß- und NOx-Reduktion, sowie einem vorgeschalteten Dieseloxidationskatalysator. Die Kombination des Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion von NOx mit der Partikelfiltration in einer Komponente zielt auf die Effizienzsteigerung des Gesamtsystems bei gleichzeitigem Einsparen von Bauraum ab. Der Fokus liegt auf einem Technologiebenchmark im Labormaßstab zur Bewertung der katalytischen Aktivität unter Berücksichtigung der thermischen und chemischen Alterung. Dazu werden in einem Synthesegasprüfstand Performance-Tests unter marinespezifischen Anforderungen durchgeführt und durch die Ursachenforschung der Aktivität mittels Festkörperanalyse ergänzt.
Aktualisiert: 2023-05-26
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Zur Reduzierung der Emissionen von Dieselmotoren in der Hochseeschifffahrt ist die Entwicklung von Abgasnachbehandlungs-Technologien erforderlich. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines auf passive Rußregeneration ausgelegten Abgasnachbehandlungssystems für Viertakt-Marinedieselmotoren. Die Abgasnachbehandlung besteht aus einem so genannten SDPF, ein katalytisch beschichteter Dieselpartikelfilter zur simultanen Ruß- und NOx-Reduktion, sowie einem vorgeschalteten Dieseloxidationskatalysator. Die Kombination des Katalysators zur selektiven katalytischen Reduktion von NOx mit der Partikelfiltration in einer Komponente zielt auf die Effizienzsteigerung des Gesamtsystems bei gleichzeitigem Einsparen von Bauraum ab. Der Fokus liegt auf einem Technologiebenchmark im Labormaßstab zur Bewertung der katalytischen Aktivität unter Berücksichtigung der thermischen und chemischen Alterung. Dazu werden in einem Synthesegasprüfstand Performance-Tests unter marinespezifischen Anforderungen durchgeführt und durch die Ursachenforschung der Aktivität mittels Festkörperanalyse ergänzt.
Aktualisiert: 2023-05-26
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Steigende Anforderungen an Kraftstoffverbrauch, Schadstoffemissionen und verkürzte Entwicklungszeit erfordern eine Weiterentwicklung der Entwicklungsmethoden für Verbrennungsmotoren. Im Fokus stehen verschärfte Zulassungszyklen für Pkw-Motoren, bei denen auch die Emissionen im Kaltstart und bei starken Lastwechseln berücksichtigt werden müssen. Zur Analyse und Bewertung der dynamischen Emissionsentstehung wird ein Simulationswerkzeug erstellt, das etablierte Simulationsmethoden miteinander verknüpft. Der Motorbetrieb wird durch eine 1D-Ladungswechselsimulation simuliert und der Verbrennungsprozess durch eine 0D-Reaktionskinetik berechnet. Hierbei werden die thermischen Randbedingungen aus einem 1D-thermischen Netzwerk und der Gemischbildungsprozess aus einer 3D-Zylinderinnenströmungssimulation ermittelt. Im Simulationswerkzeug definierte Kriterien starten die 3D-Simulation und werten diese aus,
sodass das Ergebnis der Simulation als Startbedingung für die Verbrennungsmodellierung dient. Die Arbeit zeigt, dass diese rechenzeitaufwändige Einbindung der 3D-Gemischbildung besonders für die Berechnung der
Rußemission erforderlich ist, während die Berechnung der NOx-, uHC- und CO-Emissionen bereits mit der Kombination der 0D- und 1D-Simulationsansätze gut gelingt.
Aktualisiert: 2023-05-26
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Die Reduktion von gesundheitsschädlichen Partikelemissionen aus der dieselmotorischen Verbrennung stellt die Industrie vor große Herausforderungen. Während in der Automobilbranche hauptsächlich Wandstromfilter eingesetzt werden, um Emissionsgrenzwerte einzuhalten, ist diese Technologie bei den meisten Großdieselanwendungen nicht erfolgsversprechend. Hohe Aschegehalte im Abgas führen zur schnellen Verstopfung solcher Filter. Durchflussfiltertechnologien können für diese Anwendungen eine interessante Alternative darstellen, da sie ein vorteilhaftes Gegendruck- und Verstopfungsverhalten aufweisen.
Mithilfe von numerischen Berechnungen können die Entwicklungszeit- und kosten von neuen Produkten stark minimiert werden. In dieser Arbeit werden deshalb der Euler-Lagrange- und CFD-QMOM-Ansatz verglichen und gegenüber Messdaten von einem Prüfstand im Labormaßstab validiert. Auf diese Weise sollen die Vor- und Nachteile der beiden untersuchten Modellansätze aufgezeigt werden.
Aktualisiert: 2023-01-18
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Die Reduktion von gesundheitsschädlichen Partikelemissionen aus der dieselmotorischen Verbrennung stellt die Industrie vor große Herausforderungen. Während in der Automobilbranche hauptsächlich Wandstromfilter eingesetzt werden, um Emissionsgrenzwerte einzuhalten, ist diese Technologie bei den meisten Großdieselanwendungen nicht erfolgsversprechend. Hohe Aschegehalte im Abgas führen zur schnellen Verstopfung solcher Filter. Durchflussfiltertechnologien können für diese Anwendungen eine interessante Alternative darstellen, da sie ein vorteilhaftes Gegendruck- und Verstopfungsverhalten aufweisen.
Mithilfe von numerischen Berechnungen können die Entwicklungszeit- und kosten von neuen Produkten stark minimiert werden. In dieser Arbeit werden deshalb der Euler-Lagrange- und CFD-QMOM-Ansatz verglichen und gegenüber Messdaten von einem Prüfstand im Labormaßstab validiert. Auf diese Weise sollen die Vor- und Nachteile der beiden untersuchten Modellansätze aufgezeigt werden.
Aktualisiert: 2022-11-25
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Die Instandhaltung ziviler Flugtriebwerke steht im Spannungsfeld zwischen der Betriebssicherheit des Flugzeugs und der Wirtschaftlichkeit des Flugunternehmens. Dazu befasst sich diese Arbeit mit der Beurteilung des Triebwerkszustands anhand einer automatisierten Abgasstrahlanalyse auf Basis einer Messung der chemischen Zusammensetzung. Defekte in der Brennkammer können die Strömungs- und Verbrennungsprozesse beeinflussen und verändern somit die Abgaszusammensetzung. Diese Änderungen sind defektspezifisch und ermöglichen bei messtechnischer Erfassung den Rückschluss auf den jeweiligen Defekt im Triebwerk. Die Methodik wird im Labormaßstab an einer Modellbrennkammer erprobt, an der reproduzierbare Störungen generiert werden können. Die Zuordnung zwischen Konzentrationsfeld und Defekt erfolgt durch maschinelles Lernen mit Support Vector Machines bzw. künstlichen neuronalen Netzen. Die Erkenntnisse werden mittels CFD-Simulation auf die Ringbrennkammer eines Mantelstromtriebwerks übertragen. Der Ansatz bietet die Möglichkeit, anfängliche Schädigungen in der Brennkammer schon vor der Demontage erkennen, lokalisieren und bewerten zu können und Informationen zur optimierten Planung des Regenerationsprozesses bereitzustellen.
Aktualisiert: 2022-01-27
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Um den vom Gesetzgeber vorgeschriebenen CO2-Zielen im Verkehrssektor näher zu kommen, bedarf es weitreichender technischer Maßnahmen. Einen großen Hebel bietet die Reduzierung von Reibung bei Verbrennungsmotoren. In die Zylinderlaufbahn eingebrachte Mikrostrukturen können zur Reibreduzierung und damit zur Senkung der CO2-Emissionen beitragen. Diesen Ansatz greift die vorliegende Arbeit auf und zeigt das Potential mikrostrukturierter Zylinderlaufbuchsen bei Nutzfahrzeugen anhand detaillierter Reibkraftuntersuchungen unter motorischen Bedingungen und gibt einen stichpunktartigen Übertrag zu einem Industriemotor.
Innerhalb eines DFG-Transferprojekts wurden unterschiedliche Layouts von Mikrostrukturen erarbeitet, spanend in die Laufbuchsenoberfläche eingebracht und mittels eines Floating-Liner-Forschungsmotors Kurbelwinkel aufgelöst untersucht. Zur Grundlage einer differenzierten Bewertung der unterschiedlichen Reibcharakteristika der Versuchsträger, erfolgte eine umfangreiche experimentelle Analyse der Messgenauigkeit des Floating-Liner-Aufbaus. Die Arbeit gibt Aufschluss darüber, wie sich unterschiedliche Anordnungen und Geometrien von Mikrostrukturen auf die tribologischen Eigenschaften und die Ölemissionen von Nutzfahrzeugmotoren auswirken. Mit gezielt ausgelegten Strukturen wird am Forschungsmotor im Vergleich zur Serienlaufbuchse eine Reibungsreduzierung von bis zu 11 % und eine Reduzierung der Ölemissionen um bis zu 46 % erreicht.
In einem ersten stichpunktartigen Übertrag auf einen Motor mit größerem Bohrungsdurchmesser wurde das Potential für Industrieanwendungen gezeigt. Unter realen Bedingungen konnte eine Reduzierung der Reibung von 5 % und eine Einsparung der Ölemissionen von 20 % erzielt werden.
Aktualisiert: 2021-10-20
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Um den vom Gesetzgeber vorgeschriebenen CO2-Zielen im Verkehrssektor näher zu kommen, bedarf es weitreichender technischer Maßnahmen. Einen großen Hebel bietet die Reduzierung von Reibung bei Verbrennungsmotoren. In die Zylinderlaufbahn eingebrachte Mikrostrukturen können zur Reibreduzierung und damit zur Senkung der CO2-Emissionen beitragen. Diesen Ansatz greift die vorliegende Arbeit auf und zeigt das Potential mikrostrukturierter Zylinderlaufbuchsen bei Nutzfahrzeugen anhand detaillierter Reibkraftuntersuchungen unter motorischen Bedingungen und gibt einen stichpunktartigen Übertrag zu einem Industriemotor.
Innerhalb eines DFG-Transferprojekts wurden unterschiedliche Layouts von Mikrostrukturen erarbeitet, spanend in die Laufbuchsenoberfläche eingebracht und mittels eines Floating-Liner-Forschungsmotors Kurbelwinkel aufgelöst untersucht. Zur Grundlage einer differenzierten Bewertung der unterschiedlichen Reibcharakteristika der Versuchsträger, erfolgte eine umfangreiche experimentelle Analyse der Messgenauigkeit des Floating-Liner-Aufbaus. Die Arbeit gibt Aufschluss darüber, wie sich unterschiedliche Anordnungen und Geometrien von Mikrostrukturen auf die tribologischen Eigenschaften und die Ölemissionen von Nutzfahrzeugmotoren auswirken. Mit gezielt ausgelegten Strukturen wird am Forschungsmotor im Vergleich zur Serienlaufbuchse eine Reibungsreduzierung von bis zu 11 % und eine Reduzierung der Ölemissionen um bis zu 46 % erreicht.
In einem ersten stichpunktartigen Übertrag auf einen Motor mit größerem Bohrungsdurchmesser wurde das Potential für Industrieanwendungen gezeigt. Unter realen Bedingungen konnte eine Reduzierung der Reibung von 5 % und eine Einsparung der Ölemissionen von 20 % erzielt werden.
Aktualisiert: 2021-10-20
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Kohlenstofffreie Wasserstoff-Ammoniak Brennstoffgemische in Kombination mit mageren, vorgemischten Verbrennungskonzepten bergen ein enormes Potenzial, um Fluggasturbinen sowie andere Anwendungen von Gasturbinen zu dekarbonisieren und somit den Treibhausgasausstoß signifikant zu reduzieren. Dabei werden auch Schadstoffemissionen wie Kohlenstoffmonoxid, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Feinstaub komplett vermieden und Stickoxidemissionen verringert. Zur Etablierung dieser Brennstoffe in Flugtriebwerken müssen sicherheitsrelevante Verbrennungseigenschaften wie der Flammenrückschlag erforscht werden. Gerade bei wasserstoffhaltigen Brennstoffen ist der Grenzschichtrückschlag hierbei besonders relevant. Er wird im Rahmen dieser Dissertation für einen breiten Bereich von Ammoniak-Wasserstoff-Gemischen untersucht. Mittels einer neu entwickelten Versuchsanlage mit einer voll automatisierten Messprozedur werden umfangreichen Messungen durchgeführt und analysiert. Basierend auf den Messdaten wird ein neues, parametrisches Modell für die Rückschlaggrenzen hergeleitet. Besonders hervorzuheben ist die Beobachtung eines neuartigen Grenzschichtrückschlagprozesses, bei dem zunächst die Wasserstoff-Flamme und kurz darauf erst die Ammoniak-Flamme zurückschlägt.
Aktualisiert: 2021-08-12
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Kohlenstofffreie Wasserstoff-Ammoniak Brennstoffgemische in Kombination mit mageren, vorgemischten Verbrennungskonzepten bergen ein enormes Potenzial, um Fluggasturbinen sowie andere Anwendungen von Gasturbinen zu dekarbonisieren und somit den Treibhausgasausstoß signifikant zu reduzieren. Dabei werden auch Schadstoffemissionen wie Kohlenstoffmonoxid, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Feinstaub komplett vermieden und Stickoxidemissionen verringert. Zur Etablierung dieser Brennstoffe in Flugtriebwerken müssen sicherheitsrelevante Verbrennungseigenschaften wie der Flammenrückschlag erforscht werden. Gerade bei wasserstoffhaltigen Brennstoffen ist der Grenzschichtrückschlag hierbei besonders relevant. Er wird im Rahmen dieser Dissertation für einen breiten Bereich von Ammoniak-Wasserstoff-Gemischen untersucht. Mittels einer neu entwickelten Versuchsanlage mit einer voll automatisierten Messprozedur werden umfangreichen Messungen durchgeführt und analysiert. Basierend auf den Messdaten wird ein neues, parametrisches Modell für die Rückschlaggrenzen hergeleitet. Besonders hervorzuheben ist die Beobachtung eines neuartigen Grenzschichtrückschlagprozesses, bei dem zunächst die Wasserstoff-Flamme und kurz darauf erst die Ammoniak-Flamme zurückschlägt.
Aktualisiert: 2021-08-04
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Durch die große Zahl an Verbrennungsmotoren auf dem Markt für Antriebstechnologien ergibt sich eine Hebelwirkung durch Effizienzsteigerungen und Emissionsminderungen auf die Luftqualität und den Treibhauseffekt. Eine Schlüsseltechnologie für die Brennverfahrensoptimierung oder die Entwicklung von alternativen Kraftstoffen ist das Einspritzsystem eines Motors.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Verständnis der Strömungsphänomene innerhalb der Einspritzdüse. Hierzu sind 42 verschiedene transparente Einspritzdüsen mit mehreren Messmethoden untersucht worden. Es wurden umfangreiche Messdaten für die Validierung von numerischen Modellen generiert.
Mit dem Schattenwurfverfahren wurde die optisch erkennbare Kavitation innerhalb der Spritzlöcher aufgenommen und automatisiert ausgewertet. Zusätzlich wurden verschiedene hydraulische Kennwerte wie der Kavitations-Umschlagpunkt gemessen und mit den anderen Messgrößen in Verbindung gebracht. Es wurden Einspritzdrücke von 1800 bar erreicht.
Aktualisiert: 2021-02-25
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