Förderprojekte

Förderbeginn 01.01.2019

Verbrennungsmodellierung und –simulation von Raketentriebwerken mit nachhaltigen Treibstoffen

Prof. Dr.-Ing. Oskar Haidn
Technische Universität München
Chair of Turbomachinery and Flight Propulsion

Prof. Dr. Matthias Ihme
Stanford University
Department of Mechanical Engineering

Seit mehreren Jahren werden intensive Bestrebungen unternommen, um die Verbrennungseigenschaften von nachhaltigen Treibstoffen für Raumfahrtanwendungen zu verstehen. Dabei liegen die Vorhersage der Leistung und die Reduzierung der Thermallasten im Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten. Laut der REACH-Verordnung der EU, gehört Hydrazin zu der Liste der besonders besorgniserregenden Stoffe und deswegen wird es in der Zukunft nicht mehr für Raumfahrtanwendungen verfügbar sein. Eine der am meisten vielversprechenden Alternativen ist die Kombination von Methan und Sauerstoff, weil sie die Vorteile der hohen Leistung, geringen Umweltbelastung (reduzierte Emissionen), Verfügbarkeit und Umweltverträglichkeit (nachhaltiger Rohstoff Biomethan) kombiniert. Aufgrund der komplizierten Chemie von reagierenden Kohlenwasserstoffen, ist die Entwicklung und Validierung von fortgeschrittenen numerischen Methoden notwendig für die präzise Beschreibung der turbulenten Verbrennung im inneren von Raketenschubkammern. Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung von neuen Verbrennungsmodellen, die in der Lage sind verbrennungsphysikalische Prozesse vorherzusagen, die für nachhaltige Treibstoffe einzigartig sind, wie Flammenlöschen und konjugierter Wärmetransport, Zündung, Emissionen und Nichtgleichgewichtsgasdynamik. Diese Kollaboration zielt auf die Verbesserung und Validierung der existierenden Infrastruktur für die Beschreibung der turbulenten Verbrennung, in dem die Fähigkeiten der zwei Partnerinstitutionen kombiniert werden: TUM – Experiment, Stanford University – fortgeschrittene Verbrennungsmodellierung.