Verlustmechanismen in Raketenbrennkammern

Thermoakustische Instabilitäten waren in der Vergangenheit oft der Auslöser für Störungen in Raketenbrennkammern. Hochfrequente Druck- und Geschwindigkeitsschwankungen können dabei so stark werden, dass das Triebwerk beschädigt wird. Ziel dieser Arbeit war es, die Verlustmechanismen in einer mit Druckluft betriebenen Modellbrennkammer zu identifizieren. Dabei wurde insbesondere der Einfluss von Düsen und Absorbern sowie jener der Einströmseite sowohl numerisch als auch experimentell untersucht. Es hat sich gezeigt, dass von entscheidender Bedeutung bei der Analyse der akustischen Feldgrößen, die modale Zerlegung von Druck und Geschwindigkeit in verschiedene Eigenmoden ist. Dazu wird ein numerisches Verfahren angewandt, das speziell auf zylinderförmige Geometrien angepasst ist. Darauf aufbauend wird eine Methode für die Bilanzierung der akustischen Energie vorgestellt, anhand derer die Verlustmechanismen für die Düse, verschiedene Absorberlängen und die Einströmseite getrennt voneinander angegeben werden können. Die gesamte Brennkammer wird mit Hilfe eines Netzwerkmodells analysiert, wodurch Aussagen zu Eigenfrequenzen und Stabilität gemacht werden können.