Untersuchung turbulenter Verbrennungsfelder durch simultane Anwendung gefilterter Rayleigh-Streulicht-Thermometrie (FRS) und particle image velocimetry (PIV)

Eine simultane Erfassung von Temperatur- und Geschwindigkeitsfeldern in Verbrennungsprozessen erlaubt einen direkten Zugang zu detaillierteren Informationen zum Verständnis der Wechselwirkung zwischen Flamme (chemischer Reaktion) und Strömungsfeld. Primäres Ziel der Arbeit ist es daher, die Grundlagen zur simultanen Messung momentaner Geschwindigkeits- und Temperatur-Felder mittels kombinierter Anwendung gefilterter Rayleigh-Streulichttechniken (FRS-Thermometrie) und der Particle Image Velocimetry (PIV) zu erarbeiten. Zum anderen werden erweiterte Auswertungen der damit in turbulenten Flammen erhaltenen korrelierten Daten durchgeführt. Die FRS-Thermometrie wurde dazu zunächst optimiert, unter anderem über die Erweiterung der FRS-Auswertung um eine Modellierung der Verbreiterung der Rayleigh-Spektren für den Übergangsbereich zwischen kinetischem und hydrodynamischem Regime. Durch die erfolgten Verbesserungen bei der FRS-Technik wird nun ein simultaner Einsatz mit PIV-Techniken möglich. Derart erhaltene Datensätze erlauben z. B. die direkte Beobachtung des Einflusses kohärenter Wirbel auf die lokale Flammenfront oder eine direkte Bestimmung dichtegemittelter turbulenter Flüsse. Die so erzielten Ergebnisse unterstreichen dabei die Bedeutung einer differenzierten Betrachtung zeitlich fluktuierender Reaktionsorte und Strömungswege bei der Erforschung komplexer Flammen.