Thesis: Numerische Simulation der Flammenausbreitung in einem Versuchsaufbau für fortschrittliche Satellitentreibstoffe

Im Institut für Raumfahrtantriebe sind alle Aktivitäten der Forschung sowie des Versuchsbetriebes von Raketenprüfständen zusammengefasst. Die Abteilung Treibstoffe beschäftigt sich mit der Aufgabe neue, bessere und umweltverträglichere Treibstoffe in Raketentriebwerken zur Anwendung zu bringen. Hierzu betreibt die Abteilung den Forschungsprüfstand M11, an dem Triebwerkstests mit verschiedensten Treibstoffen an unterschiedlichen Testpositionen durchgeführt werden. Mehrere am Prüfstand laufende Projekte beschäftigen sich mit der Untersuchung neuartiger Raketentreibstoffe, sogenannter „Green Propellants“. Einer der hierbei untersuchten Stoffe ist ein vorgemischter Treibstoff aus Lachgas (N2O) und Ethen (C2H4). Dieser Treibstoff wird innerhalb eines Demonstratortriebwerks mittels Heißgastests auf seine Leistungsparamter hin untersucht. Aufgrund der Vormischung von Oxidator und Brennstoff kann es beim Betrieb und der Zündung der Brennkammer allerdings zu Flammenrückschlagen in die Zuleitungs- und Tankstruktur kommen. Aus diesem Grund wurden umfangreiche Experimente und Untersuchungen zu möglichen Flammensperren sowie dem Prozess der Zündung- und Flammenausbreitung des Treibstoffs durchgeführt.

Die experimentellen Daten und High-Speed Videos sollen nun verwendet werden um numerische Simulationen mit vereinfachten Reaktionsmechanismen zu validieren. Aufgrund einer starken Kooperation mit dem DLR Institut für Verbrennungstechnik wurden für CFD angepasste Mechanismen abgeleitet. Diese sollen nun in Ansys CFX implementiert werden, anschließend erfolgt die Simulation der durchgeführten Zündexperimente. Mithilfe der Erkenntnisse aus diesen Simulationen sollen spätere Brennkammerprozesse adäquat simuliert und Triebwerke entsprechend vorausgelegt werden können.

Im Rahmen Ihrer Masterarbeit setzen Sie sich mit den folgenden Thematiken auseinander:

Literaturstudie zum Treibstoffgemisch sowie zur Theorie der Flammenausbreitung und Zündung
Einarbeitung in Ansys CFX
Sichten der Versuchsdaten und High-Speed Videos, Definieren der Simulationsrandbedingungen
Durchführen von numerischen Simulationen unter Variation des Druckes und des Mischungsverhältnisses
Diskussion der Ergebnisse und Vergleich mit den experimentellen Daten
Verfassen der Arbeit, Dokumentation der Ergebnisse

Weitere Informationen

Unternehmen

Helmholtz Gemeinschaft

Bereich/Abteilung

DLR - Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt

Abschlussart

Masterarbeit / Diplomarbeit

Ansprechpartner/in

http://www.dlr.de/dlr/jobs/desktopdefault.aspx/tabid-10596/1003_read-20923/

Branche

Luft und Raumfahrt

Anforderungen

Studium Ingenieurswissenschaften , Physik oder Chemie
Erfahrungen mit Ansys CFX, Ansys Fluent oder allgemein im Bereich numerischer Simulation
Grundkenntnisse in Inventor oder Matlab
Interesse an Raumfahrtantrieben
Selbstständige Arbeitsweise

Zusatzinformationen

Freuen Sie sich auf einen Arbeitgeber, der Ihr Engagement zu schätzen weiß und Ihre Entwicklung durch vielfältige Qualifizierungs- und Weiterbildungsmöglichkeiten fördert. Unser einzigartiges Arbeitsumfeld bietet Ihnen Gestaltungsfreiräume und eine unvergleichbare Infrastruktur, in der Sie Ihre Mission verwirklichen können. Wir bemühen uns, den Anteil an Mitarbeiterinnen zu erhöhen und freuen uns daher besonders über Bewerbungen von Frauen. Schwerbehinderte Bewerberinnen bevorzugen wir bei fachlicher Eignung.

Sonstiges

Beginn: 10. April 2017, Dauer: 6 Monate

Leistungen

Finanzielle Unterstützung

› Beschäftigung: Vollzeit, Vergütung bis Entgeltgruppe 05 TV EntgO Bund

Sonstiges

› Beginn: 10. April 2017, Dauer: 6 Monate