Publikationen

DGLR-Publikationsdatenbank - Detailansicht

Titel:

Dämpfung akustischer Wellen durch Absorber in Raketentriebwerken

Autor(en): M. Schulze, D. Morgenweck, T. Sattelmayer
Zusammenfassung: Seit Beginn der Raketenentwicklung stellt das Phänomen der thermoakustischen Instabilitäten einen sicherheitskritischen Aspekt dar, dessen Bewältigung unter Umständen zu drastisch steigenden Kosten im Entwicklungs- und Fertigungsprozess führen kann. Diese Verbrennungsschwingungen basieren auf einem Rückkopplungsmechanismus zwischen dem Verbrennungsprozess und akustischen Störungen in der Brennkammer. Akustische Störungen führen zu periodisch fluktuierenden Drücken und Temperaturen, die zum Verlust der strukturellen Integrität der Brennkammerwände führen können, was katastrophale Folgen während des Betriebs bedingen kann. Bisherige Forschungsarbeiten haben ergeben, dass in zylindrischen Brennkammergeometrien die ersten beiden Transversalmoden hauptverantwortlich für Verbrennungsschwingungen sind. Es ist daher von großem Interesse, diese Modenformen geeignet zu dämpfen und somit die potentielle Gefährdung für das Auftreten von Instabilitäten zu reduzieren. Am Lehrstuhl für Thermodynamik der Technischen Universität München wird seit geraumer Zeit im Rahmen des Sonderforschungsbereichs TRR-40 "Technologische Grundlagen für den Entwurf thermisch und mechanisch hochbelasteter Komponenten zukünftiger Raumtransportsysteme" der Deutschen Forschungsgemeinschaft eine Methodik entwickelt, um in numerischen Simulationen so genannte akustische Absorber berechnen zu können. Diese sind notwendig um durch akustische Dämpfung die thermoakustische Rückkopplung zu stabilisieren. Eine am Lehrstuhl für Thermodynamik entwickelte Impedanzrandbedingung ermöglicht die adäquate Einbindung der Absorber in die Simulation. An einem generischen Testfall einer typischen Brennkammergeometrie mit Düse und ohne Verbrennung wurden bereits erste Simulationen durchgeführt, so dass der Einfluss weiterer Komponenten auf ein Minimum reduziert werde konnte. Hierbei konnte nachgewiesen werden, dass die entwickelte Methodik in der Lage ist, gezielt Modenformen zu dämpfen ohne dabei das Systemverhalten im Gesamten merklich zu beeinflussen.
Veranstaltung: Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2012, Berlin
Verlag, Ort: Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2012
Sprache: deutsch
Format: 21,0 x 29,7 cm, 7 Seiten
URN: urn:nbn:de:101:1-201210104772
Stichworte zum Inhalt:
Verfügbarkeit: Download - Bitte beachten Sie die Nutzungsbedingungen dieses Dokuments: Copyright protected
Kommentar:
Veröffentlicht am: 10.10.2012