Grenzschichten in Gas-Teilchen-Strömungen hinter Stoßwellen

Innerhalb des vorliegenden Forschungsvorhabens soll der EinfluB von Staub teilchen, welche in der Stromung mitgefUhrt werden, auf die Grenzschicht hinter einer StoBwelle und somit auf die StoBwellenausbreitung in einem Gas-Teilchen-Gemisch geklart werden. Der StoB wird durch Storungen, die von der Grenzschicht hervorgerufen werden, gedampft 11,2,31. Allerdings ist in Gas-Teilchen-Gemischen der StoBdampfung durch die Grenz schicht ein noch weit groBerer Dampfungseffekt Uberlagert. Dieser wird durch Kompressions- bzw. Explosionswellen, die bei der Beschleunigung der Teilchen entstehen und die StoBstarke beeinflussen, hervorgerufen. Die innerhalb dieses Forschungsvorhabens gewonnenen Erkenntnisse lassen sich auf weite Bereiche in Industrie und Praxis Ubertragen, wo Stromungen mit Teilchen auftreten. Dies ist in der chemischen Industrie, bei pneuma tischem Transport von Stauben und im Bergbau der Fall. Hier entstehende Staubexplosionen sind in der Regel mit dem Auftreten einer StoBwelle ver bunden 141, die der Verbrennungsfront voreilt. Die hinter der StoBfront auftretenden DrUcke liegen urn ein Vielfaches Uber denen, die in reinen Gasen auftreten. Die innerhalb der Verbrennungsfront reagierenden Staube sind die Ursache fUr einen weiteren Druckanstieg durch die standige Energiezufuhr. Durch experimentelle Untersuchungen in einem vertikalen StoBrohr ist zu nachst die sich mit der Lauflange des StoBes andernde StoBstarke gemessen worden. Anhand zahlreicher Versuche ist der EinfluB der verschiedenen Pa rameter, wie Anfangsmachzahl, Ladungszahl, Teilchendichte und -groBe auf die StoBdampfung ermittelt worden. Zur Abschatzung des Anteils der StoB verzogerung durch die Grenzschicht, im Vergleich zu reiner Luft, wurden optische MeBmethoden herangezogen, urn die Grenzschichtdicke hinter der StoBwelle messen zu konnen.

Klappentext

Innerhalb des vorliegenden Forschungsvorhabens soll der EinfluB von Staub­ teilchen, welche in der Stromung mitgefUhrt werden, auf die Grenzschicht hinter einer StoBwelle und somit auf die StoBwellenausbreitung in einem Gas-Teilchen-Gemisch geklart werden. Der StoB wird durch Storungen, die von der Grenzschicht hervorgerufen werden, gedampft 11,2,31. Allerdings ist in Gas-Teilchen-Gemischen der StoBdampfung durch die Grenz­ schicht ein noch weit groBerer Dampfungseffekt Uberlagert. Dieser wird durch Kompressions- bzw. Explosionswellen, die bei der Beschleunigung der Teilchen entstehen und die StoBstarke beeinflussen, hervorgerufen. Die innerhalb dieses Forschungsvorhabens gewonnenen Erkenntnisse lassen sich auf weite Bereiche in Industrie und Praxis Ubertragen, wo Stromungen mit Teilchen auftreten. Dies ist in der chemischen Industrie, bei pneuma­ tischem Transport von Stauben und im Bergbau der Fall. Hier entstehende Staubexplosionen sind in der Regel mit dem Auftreten einer StoBwelle ver­ bunden 141, die der Verbrennungsfront voreilt. Die hinter der StoBfront auftretenden DrUcke liegen urn ein Vielfaches Uber denen, die in reinen Gasen auftreten. Die innerhalb der Verbrennungsfront reagierenden Staube sind die Ursache fUr einen weiteren Druckanstieg durch die standige Energiezufuhr. Durch experimentelle Untersuchungen in einem vertikalen StoBrohr ist zu­ nachst die sich mit der Lauflange des StoBes andernde StoBstarke gemessen worden. Anhand zahlreicher Versuche ist der EinfluB der verschiedenen Pa­ rameter, wie Anfangsmachzahl, Ladungszahl, Teilchendichte und -groBe auf die StoBdampfung ermittelt worden. Zur Abschatzung des Anteils der StoB­ verzogerung durch die Grenzschicht, im Vergleich zu reiner Luft, wurden optische MeBmethoden herangezogen, urn die Grenzschichtdicke hinter der StoBwelle messen zu konnen.

Inhalt

1. Einleitung.- 2. Versuchsanlage.- 2.1 Stoßrohr.- 2.2 Teilchenzufuhrsystem.- 2.3 Versuchsstäube.- 2.4 Meßtechnik.- 3. Charakteristika der Stoßwellenausbreitung in Gas-Teilchen-Gemischen.- 3.1 Phenomenologie und Grundgleichungen.- 3.2 Widerstandsgesetz.- 3.3 Berechnung der instationären Stoßwellenausbreitung.- 3.4 Versuchsergebnisse und Vergleich mit der Theorie.- 4. Stoßgrenzschicht in Gas-Teilchen-Gemischen.- 5. Berechnung der Stoßgrenzschicht für Gas-Teilchen-Gemische mit Hilfe von finiten Differenzen.- 6. Experimentelle Untersuchung der Stoßgrenzschicht.- 7. Entmischungseffekte in der Stoßgrenzschicht.- 8. Zusammenfassung.- 9. Literatur.