Analyse der Stickoxidbildung in mageren Sprayflammen mit partieller Vorverdunstung

In der vorliegenden Arbeit wird eine grundlegende Analyse der Stickoxid Bildung in mageren Sprayflammen mit unvollständiger Vorverdunstung vorgestellt. Derartige Flammen sind zur Realisierung einer schadstoffarmen Verbrennung in zukünftigen Flugtriebwerken vorgesehen. Es wird die Hypothese aufgestellt, dass in mageren Sprayflammen Einzeltropfenverbrennung das dominierende Sprayverbrennungsregime ist. Anhand detaillierter numerischer Simulationen der Einzeltropfenverbrennung werden die wesentlichen Einflussparameter der Stickoxid Bildung in Einzeltropfenflammen identifiziert. In den numerischen Simulationen der Einzeltropfenverbrennung wurden durch die Tropfenrelativgeschwindigkeit kontrollierte Verlöschungseffekte beobachtet, die einen wesentlichen Einfluss auf die NO-Bildung haben. Die Einzeltropfenverbrennung und die numerisch vorhergesagten Verlöschungseffekte konnten durch experimentelle Untersuchungen eines generischen Gasturbinenverbrennungssystems nachgewiesen werden. Aufbauend auf dem erarbeiteten Kenntnisstand wurde ein Globalmodell für die Stickoxidbildung in Einzeltropfenflammen für die Verwendung in CFD-Simulationen von Gasturbinenverbrennungssystem vorgestellt und verifiziert.