Planare LIF und Mie-streuung am Kerosinspray (Kerosin-PLIF;LSD (Laser sheet dropsizing))

Messgrößen

  • Volumen-Konzentration und SMD-Bestimmung im Spray

Prinzip

Die planare laserinduzierte Fluoreszenz (PLIF) der Kerosin-Tropfen diente als Indikator für Kraftstoff-Volumenkonzentration. Die Laseranregung des Kraftstoffs Jet A1 erfolgte mit dem Laserlichtband eines UV-Lasers (3. Harmonische des Nd-YAG-Lasers (355nm) oder fre-quenzverdoppelter Farbstofflasers, z. B. 283 nm). Das Fluoreszenzverhältnis des zu unter-suchenden Kraftstoffsprays und einer bekannten Volumenkonzentration (z.B. 100% einer Referenzzelle) liefert die Volumenkonzentration im Spray. Bei gleicher oder bekannter Fluo-reszenzausbeute ist das Verfahren selbst kalibrierend.Das Miestreusignal schwankt zwar mit dem Tropfendurchmesser, aber bei schon Mittelung über einen kleinen Durchmesserbereich ist es proportional zur Tropfenoberfläche. Damit ist das Verhältnis von gemittelten Fluoreszenz- und Miestreubildern proportional zum Sauter Mean Diameter (SMD) D23. Dieses Laser Sheet Dropsizing –Verfahren LSD ist nicht selbst-kalibrierend.

Anwendung

Das LIF-Messverfahren an Kraftstoffsprays (Kerosin Jet A1) erlaubt eine Volumenkonzent-rationsbestimmung in Sprays, die wesentlich dichter als die für das PDA-Messverfahren zulässigen Sprays sein dürfen.
Als Laserlichtschnitt-Messverfahren besitzt es eine hohe räumliche Auflösung. Im Vergleich zu punktuellen Messverfahren wie PDA ist das flächige LIF-Verfahren damit sehr effizient.Unter isothermen Bedingungen lässt sich das Verfahren bei Zerstäubungsversuchen an Kerosinsprays quantitativ einsetzen.
Die Kombination von LIF- und Miestreubildern liefert dann Bilder der räumlichen SMD-Verteilung. Dieses LSD-Messverfahren zur SMD-Bestimmung besitzt wesentlich kürzere Messzeiten als für vergleichbare Messungen mit dem punktuellen PDA-Verfahren notwendig sind. Das PDA-Verfahren erlaubt nicht nur die Bestimmung des SMD, sondern der gesamte Tropfenrößenverteilung und ihrer Geschwindigkeiten.
Unter realistischen Brennkammerbedingungen ändert sich die Fluoreszenzausbeute der fluoreszierenden Aromaten im Kerosin JET A1, so dass das LIF-Bilder nicht mehr ausrei-chend zu quantifizieren ist. Unter solchen Bedingungen sind aromatenfreie Ersatzkraftstoffe einzusetzen, die Suche nach geeigneten Markersubstanzen ist Gegenstand derzeitiger Forschung.

Literatur / Referenzen

  • Le Gal, P., Farrugia, N., Greenhalgh, D.A.: Development of Laser Sheet Dropsizing (LSD) for Spray Characterisation”, Proc. ILASS-Europe’98, pp 469-474 (1998)
  • Behrendt, T., Heinze, J., Hassa, Ch.: „Optical Measurements of the Reacting Two-Phase Flow in a Realistic Gas Turbine Combustor at Elevated Pressures“, submitted to Atomisation and Sprays
  • Schorr, J.: „Entwicklung und Anwendung von Fluoreszenztracer-Verfahren für die la-sergestützte, abbildende Spraydiagnostik“, Dissertation, Heidelberg (2003)

Institut / Einrichtung

DLR-Institut für Antriebstechnik

Kontakt

Dr.rer.nat. Johannes Heinze
DLR-Institut für Antriebstechnik

Jochen Krampe
Technologiemarketing

Dr.-Ing. Alexander Born
Technologiemarketing

Dr. Frank Holtmann
Technologiemarketing

Ähnliche Messgrößen

Nachfolgend finden Sie Referenzen zu Datenblättern in MessTec, welche mit hoher Wahrscheinlichkeit ähnliche Messgrößen beschreiben. Die Auswahl basiert auf einem semantischen Vergleich:

Volumen-Konzentration und SMD-Bestimmung im Spray :: mehr