Das Projekt "Messung und Berechnung der Geschwindigkeits- und Konzentrationsverteilungen sowie des Temperaturfeldes in Drallflammen bei diffusorartiger Brenneraustrittsgeometrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gaswärme-Institut e.V. durchgeführt. Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht ein in der Literatur beschriebenes Integralverfahren zur Berechnung der zeitlichen Mittelwerte der radialen Geschwindigkeits-, Konzentrations- und Temperaturverteilungen in verdrallten Diffusionsflammen. Bei dieser Berechnungsmethode, die auf der physikalisch begruendeten Analogie von Waermeleitung in festen Koerpern und dem Impuls-, Stoff- und Waermetransport in freien Stroemungen beruht, werden die gemaess der Grenzschichttheorie vereinfachten Impulserhaltungsgleichungen durch eine Transformation in ein fiktives Koordinatensystem linearisiert und anschliessend geloest. Die Verknuepfung der beiden Koordinatensysteme erfolgt mit Hilfe spezieller Koeffizienten, die anhand von Messwerten berechnet und optimiert werden muessen. Als Eingangsgroessen werden die Geschwindigkeits- und Konzentrationsverteilungen in der Duesenaustrittsebene benoetigt. Zur Berechnung und Optimierung der Uebertragungskoeffizienten des Berechnungsverfahrens wurden die radialen Verteilungen der Axial- und Tangentialgeschwindigkeiten, der Konzentrationen von Methan, Sauerstoff und Kohlendioxid sowie der Temperaturen in verdrallten Diffussionsflammen in mehreren Querebenen ueber dem Duesenaustritt gemessen. Neben der Drallstaerke wurde auch der Brennersteinoeffnungswinkel variiert. Die Geschwindigkeitsmessungen erfolgten mit der Laser-Doppler-Anemometrie. Um eine optische Zugaenglichkeit des Duesennahbereiches zu ermoeglichen, wurden die Brennersteine aus temperaturbestaendigem Quarzglas hergestellt. Die in den Strahlengang eingebrachten Brennersteine bewirken u.a. Messpunktverschiebungen, die berechnet und bei der Auswertung beruecksichtigt wurden. Die Grundlagen des Berechnungsverfahrens werden - erstmals - in ausfuehrlicher Form dargestellt und erlaeutert. Der Einfluss, den die Brennersteine auf das Stroemungsfeld ausueben, kann durch spezielle, in die Berechnungsgleichungen implementierte Faktoren beruecksichtigt werden. In gleicher Weise gelingt es, die bei der Verbrennung stattfindenden chemischen Umsetzungen nachzuvollziehen. Durch die Kombination der berechneten Konzentrationsverteilungen mit einem einfachen Reaktionsgleichungssystem ist es schliesslich moeglich, eine Aussage ueber die Temperaturverteilungen zu treffen. Die berechneten Geschwindigkeits-, Konzentrations- und Temperaturverteilungen zeigen in allen Faellen zufriedenstellende bis gute Uebereinstimmungen im Vergleich mit den Messwerten. Die Transportformationskoeffizienten und Faktoren des Berechnungsverfahren lassen sich im allgemeinen mit Hilfe mathematischer Naeherungsfunktionen beschreiben. Das Integralverfahren bietet die vortreffliche Moeglichkeit einer schnellen, ingenieurmaessigen, d.h., anwendungsbezogenen Modellierung verdrallter Freistrahlen und frei brennender Drallflammen, die bereits auf einem herkoemmlichen Personalcomputer durchgefuehrt werden kann.
Das Projekt "Leistungssteigerung bei Nachklaerbecken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie durchgeführt. Stroemung von Nachklaerbecken von biologischen Abwasserreinigungsanlagen werden hydraulisch erforscht. Dabei wird der Dichterstroemung und der dadurch induzierten Geschwindigkeitsverteilung spezielle Aufmerksamkeit gewidmet. Ziel der Arbeit ist die Verbesserung von Nachklaerbeckenstroemungen durch Einbauten von optimierten Leitelementen, beispielsweise Ablenkwaenden, Zwischenwaenden oder der besseren Gestaltung des Ablaufes. Die Arbeit wird auf Naturanlagen im Grossmassstab ausgefuehrt.