S. Freitag

In diesem Beitrag werden anhand von zwei Betriebspunkten Ergebnisse aus experimentellen Untersuchungen für die nicht-reagierende Zweiphasenströmung bei Brennkammerdrucken von 4 und 12 bar mit Luftvorwärmtemperaturen von 440 und 740 K und Kraftstoffvorwarmtemperaturen von 358 und 467 K vorgestellt. Als Kraftstoff kam Kerosin Jet A-1 zum Einsatz. Für die hierfur speziell entwickelte Modellbrennkammer wurde ein Modell-Magerbrenner ohne Pilot-Modul mit einer punktuellen dezentralen Kraftstoffquelle im Main-Modul gefertigt und verwendet. Diese Kraftstoffquelle entspricht einem in 90° quer zur Luftstromung eingedüsten Flussigkeitsstrahl (LJICF). Die Geschwindigkeit der Luftströmung wurde durch LDA gemessen. Für die simultane Messung von Tropfengrößen und -geschwindigkeiten kam PDA zum Einsatz. SMD-Verteilungen und Radialverläufe der tropfengrößenabhängigen Geschwindigkeiten werden für verschiedene axiale Abstände innerhalb der Modellbrennkammer gezeigt und in Hinblick auf die Sprayausbreitung und das Folgeverhalten zur Luftströmung diskutiert. Durch die Bestimmung von Stokeszahlen werden die Erkenntnisse zur Tropfendispersion belegt. Die Tropfendurchmesser und damit das Folgeverhalten hängen stark von den Betriebsbedingungen ab und sind mit Größen zwischen 8 < SMD [µm] < 20 entsprechend klein. Tropfenhistogramme und die Angabe von Rosin-Rammler-Parametern komplettieren den Datensatz für den Einsatz zur Validierung von Verbrennungs-Codes für Flüssigkraftstoffe.

This paper presents results from experimental investigations of non-reacting two-phase flow at combustion chamber pressures of 4 and 12 bar with air preheating temperatures of 440 and 740 K and fuel preheating temperatures of 358 and 467 K, based on two operating points. Kerosene Jet A-1 was used as the fuel. A model lean-burn burner without a pilot module, featuring a point-source decentralized fuel source in the main module, was fabricated and used in the specially developed model combustion chamber. This fuel source corresponds to a liquid jet injected at 90° perpendicular to the airflow (LJICF). The airflow velocity was measured using LDA. PDA was used for the simultaneous measurement of droplet sizes and velocities. SMD distributions and radial profiles of the droplet size-dependent velocities are shown for various axial distances within the model combustion chamber and discussed with regard to spray propagation and the behavior following the airflow. The determination of Stokes numbers confirms the findings regarding droplet dispersion. Droplet diameters, and thus the following behavior, depend strongly on operating conditions and are correspondingly small, ranging from 8 to SMD [µm] < 20. Droplet histograms and the specification of Rosin-Rammler parameters complete the data set for use in validating combustion codes for liquid fuels.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2016, Braunschweig

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2016

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 13 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2016102111039

burner, dispersion, evaporation, experimental, LDA, LDI, lean burn, liquid jet in cross flow, mixing, non reaction, PDA, SMD, stokes number, swirl flow, two phase flow, validation data

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21.10.2016