Die Projekte dieses Sonderforschungsbereichs orientieren sich an wesentlichen Phänomenen und Problemen bei modernen und zukunftsweisenden Entwicklungen in der technischen Verbrennung und sind darüber miteinander verknüpft. Die Vorhaben sind in die Projektbereiche „Elementare Prozesse bei der instationären Verbrennung (Projektbereich A), „Zusammengesetzte, komplexe Phänomene (Projektbereich B) und schließlich „Optimierung von Verbrennungsmaschinen (Projektbereich C) gegliedert. Die Einzelprojekte sind weiterhin um die Themenfelder „Chemische Reaktionen in instationären Mischungs- und Druckfeldern, „Instationäre Einspritzstrahlen und Verbrennung, „Instationäre Filmströmungen und Grenzschichten sowie „Zünden, Löschen, Instationäre Flammenausbreitung, Thermoakustik gruppiert.
Fossile Brennstoffe werden noch für längere Zeit die volkswirtschaftlich bedeutendste Primärenergiequelle bilden. Gegenwärtig werden etwa 80 Prozent der Primärenergie durch Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt. Bis zum Jahr 2020 wird sogar eine Steigerung bis zu schätzungsweise 95 Prozent erwartet. Modernen Verbrennungstechnologien für die Energieumwandlung in Verbrennungsmotoren,
Gasturbinen und technischen Feuerungen kommt daher mit Blick auf Wirtschaft und Umwelt große Bedeutung zu. So konzentriert sich die technische Entwicklung bei den modernen Verbrennungsmotoren gegenwärtig auf die Potenziale der Kraftstoff-Direkteinspritzung zur Reduzierung von Verbrauch und Schadstoffen. Bei allen fortschrittlichen Verbrennungskonzepten spielen instationäre Prozesse eine überragende Rolle. Doch trotz ihrer grundlegenden Bedeutung ist die Kopplung von Verbrennung, chemischen Reaktionen, Stoff- und Wärmeübertragung in instationären Geschwindigkeits-, Temperatur- und Druckfeldern in ein- oder mehrphasigen Strömungen gegenwärtig nur wenig verstanden. Durch die Weiterentwicklung von experimentellen Methoden, insbesondere berührungslosen, abbildenden laserspektroskopischen Verfahren, und von numerischen Methoden will der SFB neue Herangehensweisen an die Problematik etablieren.
Auf Stuttgarter Seite ist das Institut für Technische Verbrennung an vier Teilprojekten beteiligt. Im Teilprojekt „Selbstzündungsprozesse bei instationären Freistrahlen wird in experimentellen Untersuchungen zeitlich kontrolliert ein Brennstoffstrahl in ein vorgeheiztes Oxidationsmittel eingedüst. Aus den experimentellen Ergebnissen werden Modelle für die Zündverzugszeit abgeschätzt und schließlich Modellierungsansätze entwickelt, die eine Beschreibung von Mischung und Zündung erlauben.
Die Ergebnisse sollen ein genaueres Verständnis der Zündung in direkteinspritzenden
Motoren liefern.
Im Teilprojekt „Kopplung von NO-Bildung und instationärer Flammenausbreitung geht es um die
Entstehung von Stickoxiden bei modernen Direkteinspritzmotoren. Die experimentellen Arbeiten umfassen Messungen von NO- und CH- Konzentrationen in Flammen mit Ladungsschichtung.
„Experimente und hierarchische Modellierung zu periodischen Störungen in Flammen sind Gegenstand des dritten Stuttgarter Teilprojekts, bei dem der Einfluss von zeitabhängigen Störungen des Mischungsfeldes auf Vormischflammen experimentell und theoretisch untersucht wird.
Das vierte Teilprojekt untersucht die „Selbstzündung von Brennstoffsprühstrahlen in Heißgasströmungen. Hierbei soll ermittelt werden, inwieweit flüssige Brennstoffe bei der Vermischung zu Selbstzündung neigen, ein Phänomen, das im Hinblick auf die vorgemischte Verbrennung in schadstoffarmen Gasturbinen von Bedeutung ist.
/eng
Kontakt
Prof. Ulrich Maas, Institut für Technische Verbrennung, Pfaffenwaldring 12, 70569 Stuttgart,
Tel. 0711/685-5635,
e-mail: maas@itv.uni-stuttgart.de
http://www.uni-stuttgart.de/itv
