Numerische Simulation und Optimierung der Vermischung von Wasserdampfplasmen mit injizierten Abwässern für Lichtbogentriebwerke in der Raumfahrt

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ISBN:	9783899591873
Personen:	Mawick, Kordula (Verfasser)
Zeitliche Einordnung:	2004
Umfang:	V, 124 S
Format:	; 21 cm
Sachgruppe(n):	620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Verlag:	971430756 " />Verlag, 2004 971430756
Schlagwörter:	Elektrothermisches Raumflugtriebwerk ; Alternativkraftstoff ; Plasmatransport ; Abwasser ; Mischen ; Numerische Strömungssimulation

Buchzusammenfassung:

Die Dissertation "Numerische Simulation und Optimierung der Vermischung von Wasserdampfplasmen mit injizierten Abwässern für Lichtbogentriebwerke in der Raumfahrt" von Kordula Mawick beschäftigt sich mit der mathematischen Modellierung und Simulation der Vermischung von Wasserdampfplasmen mit injizierten Abwässern in Lichtbogentriebwerken. Das Ziel der Arbeit ist es, die Vermischungseffizienz zu optimieren und damit die Leistung der Triebwerke zu verbessern. Im ersten Kapitel wird die Problemstellung und Zielsetzung der Arbeit erläutert. Es werden aktuelle Entwicklungen auf dem Gebiet der Raumfahrttechnik vorgestellt, die den Einsatz von Lichtbogentriebwerken erfordern. Im zweiten Kapitel wird das physikalische Mischkammermodell beschrieben. Dabei werden die verschiedenen Komponenten der Mischkammer und ihre Funktionen erläutert. Das dritte Kapitel befasst sich mit der Charakterisierung des Hochtemperaturplasmas. Es werden die Zustands- und Transportgrößen des Plasmas ermittelt und seine Zusammensetzung sowie sein thermodynamisches Verhalten beschrieben. Im vierten Kapitel werden die Grundlagen der mathematisch-numerischen Modellierung erläutert. Es werden die Grundlagen der Strömungsberechnung, einschließlich der Impuls-, Energie- und Kontinuitätsgleichungen, der Turbulenzmodellierung und der Lösungsverfahren, vorgestellt. Das Simulationsverfahren wird auf die Mischkammer angewendet und die Einbeziehung der Zustands- und Transportgrößen sowie die Randbedingungen der Simulation werden beschrieben. Die Modellierung der Abwassereindüsung wird ebenfalls behandelt. Im fünften Kapitel werden numerische Untersuchungen des experimentell genutzten Mischkammermodells durchgeführt. Dabei werden die Zustands- und Strömungsfelder in der Mischkammer sowohl ohne als auch mit Abwassereindüsung analysiert. Parameterstudien werden für verschiedene Einflussfaktoren durchgeführt. Im sechsten Kapitel wird die Mischkammer hinsichtlich der Vermischung optimiert. Es werden Optimierungsfaktoren und eine optimierte Mischkammergeometrie vorgestellt. Die Randbedingungen der Wassereindüsung werden beschrieben und die simulierten Strömungsfelder werden analysiert. Im siebten Kapitel werden die numerischen Ergebnisse mit den experimentellen Ergebnissen verglichen. Es werden Messungen durchgeführt und die Ergebnisse der nicht optimierten Mischkammer werden analysiert. Im achten Kapitel wird der spezifische Impuls der Mischkammeranordnung bestimmt. Es werden die Grundlagen der Schubermittlung erläutert und die Ergebnisse unter Umgebungs- und Vakuumbedingungen werden präsentiert. Im neunten Kapitel wird die Arbeit zusammengefasst und im zehnten Kapitel werden die verwendeten Literaturquellen aufgeführt. Im elften Kapitel befindet sich der Anhang.