einfluss akustischer störungen auf die selbstzündung (SPRAY)

abstract

Das Projekt untersucht experimentell die Wirkung akustischer Felder auf das Selbstzündverhalten einzelner n-Heptan Tropfen. Hierzu wurde eine Apparatur entwickelt und gebaut, die Untersuchungen der Selbstzündung in heißer Hochdruckumgebung bei zusätzlicher Wirkung akustischer Felder im Frequenzbereich 1<f<50 Hz erlaubt. Die niedrigen Frequenzen wurden gewählt, um Ähnlichkeit zu technischen Prozessen herzustellen. In technischen Prozessen liegen die hochfrequenten Verbrennungsinstabilitäten in der Dimension von [kHz]. Die Zündverzugszeit technischer Tropfen liegt in der Dimension [ms]. Simulationen zur Zündung der homogenen Gasphase haben gezeigt, dass die Wirkung akustischer Felder dann am größten ist, wenn die Frequenz umgekehrt proportional zur ungestörten Zündverzugszeit ist, wenn die ungestörte Zündverzugszeit also genau eine akustische Periode erfährt. Dabei spielt die Phasenlage ebenfalls eine Rolle.

Da die hier untersuchten Tropfen von der Dimension [mm] sind und ihre Zündverzugszeit von der Dimension [s] ist, entspricht die wirkungsvollste Frequenz der Dimension [Hz]. Derartige Frequenzen lassen sich mit realistisch hohen Schalldrücken nur in einem hydraulischen Ersatzsystem bestehend aus einem zylindrischen Brennraum mit bewegten Kolben erzeugen.

Das Ergebnis zeigt, dass die Wirkung der Akustik eine nicht zu vernachlässigende Rolle spielt und diese nicht nur bei den hochfrequenten Instabilitäten, sondern überraschenderweise auch bei den niedrigfrequenten Instabilitäten berücksichtigt werden müssen. Außerdem wurde ein Konzept für die numerische Simulation der Spray-Selbstzündung entwickelt und bis zum Schritt der Anpassung der Tropfengröße auf technische Dimensionen entwickelt und validiert.

• Eigenbrod Ch., Dittmer J.Ch., Essmann O., Rath H.J.: Spraylets - a Way to Simulate Spray Autoignition, Journal of The Japan Society of Microgravity Application 24 (3), 213-219 (2007)

• Moriue O., Matsuo K., Murase E., Schnaubelt S., Eigenbrod Ch.: Verification of a Numerical Simulation Model of Fuel Droplet Ignition through Microgravity Experiments and its Further Application, Journal of The Japan Society of Microgravity Application 24 (3), 251-254 August (2007)

experiment year: 2007
number of drops: 26