investigation of droplet-droplet interaction with the advanced disk laser (DDI-ADL)

abstract

In einer diagnostizierbaren Messkammer soll die Wechselwirkung zwischen benachbarten Brennstofftropfen bei deren Selbstzündung in heißer Hochdruckatmosphäre untersucht werden. Die Experimentergebnisse dienen der Validierung numerischer Simulationen der Spray-Selbstzündung. Mittels orts- und zeitaufgelöster laserinduzierter Fluoreszenzspektroskopie (LIF) an Formaldehyd wird der Selbstzündprozess vom Einfahren der Tropfen, über die Verdampfung, die Entwicklung der kalten Flamme bis hin zur heißen Zündung untersucht. Der fluoreszenzanregende Laser-Lichtschnitt des Advanced Disk Lasers (ADL) wird auf den Zwischenraum zwischen den Tropfen eingestellt. Bei von Versuch zu Versuch variierendem Tropfenabstand wird der Zündprozess im Vergleich zu Referenzexperimenten an Einzeltropfen untersucht. Dabei wird der Tropfenabstand solange vergrößert, bis keine Wechselwirkung mehr festgestellt werden kann und die Zündung so erfolgt, wie bei einem Einzeltropfen.
 
In weiteren Versuchsreihen soll ebenfalls orts- und zeitaufgelöst das Temperaturfeld im Tropfenzwischenraum mittels Filtered Rayleigh Scattering (FRS) diagnostiziert werden. Hierzu ist der grüne Wellenlängenbereich (515 nm) des ADL aufgrund der sehr hohen Schmalbandigkeit der Anregung unbedingt erforderlich. Der gepulste Laserlichtschnitt wird hierzu ebenfalls durch den Tropfenzwischenraum geführt. Ähnlich wie bei der LIF wird das Streusignal durch eine bildverstärkte Hochgeschwindigkeitskamera aufgenommen. Im Unterschied zur LIF wird die Laserwellenlänge durch einen geeignet zu wählenden und schmalbandig abstimmbaren Notch-Filter ausgeblendet. Die spektrale Breite des Streulichts liefert unter der Voraussetzung bekannter Gaszusammensetzung eine Information über die Gastemperatur. Für die Temperaturmessungen mittels FRS kann die Gaszusammensetzung über Zündsimulationen bestimmt werden. Die Versuche werden an n-Heptan, n-Dekan und n-Tetradekan durchgeführt und dienen der Validierung numerischer Simulationen der Spray-Selbstzündung. Vorrangig untersucht werden der Druckbereich zwischen 1 – 10 bar und der Temperaturbereich zwischen 650 und 850 K.

experiment year: 2016
number of drops: 109

experiment year: 2015
number of drops: 82

experiment year: 2014
number of drops: 63

experiment year: 2013
number of drops: 48

experiment year: 2012
number of drops: 86