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Stosswellenmessung zur Kinetik von C-, O-, S- und N- Atomreaktionen

Das Projekt "Stosswellenmessung zur Kinetik von C-, O-, S- und N- Atomreaktionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg, Fachbereich 7 Maschinenbau, Institut für Verbrennung und Gasdynamik durchgeführt.

Zuverlaessigkeit der Schwebstoffiltration bei Stoerfaellen in DWR-Kernkraftwerken (Phase A und B)

Das Projekt "Zuverlaessigkeit der Schwebstoffiltration bei Stoerfaellen in DWR-Kernkraftwerken (Phase A und B)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH, Laboratorium für Aerosolphysik und Filtertechnik durchgeführt. Entwicklung eines Rechencodes zur Modellierung kerntechnischer Lueftungssysteme und Bestimmung der Sicherheitsreserven der Schwebstoffilter nach einem schweren Stoerfall in einem Leichtwasserreaktor. Berechnung kompressibler, instationaerer Stroemung mit Waermeuebergang in verzweigten Lueftungssystemen. Verifikation des Stoerfallcodes in der Pruefanlage BORA. Entwicklung und Konstruktion einer Typ- und Serienpruefanlage zur Sicherung des Qualitaetsstandards der Schwebstoffilter.

Zerlegung und Koagulation von Aerosolpartikeln in Stosswellen (SFB 209 Teilprojekt B5)

Das Projekt "Zerlegung und Koagulation von Aerosolpartikeln in Stosswellen (SFB 209 Teilprojekt B5)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg, Fachbereich 7 Maschinenbau, Institut für Verbrennung und Gasdynamik durchgeführt. Die Zerlegung und Koagulation von Feststoff-Partikelverbaenden ist ein wichtiges und im Hinblick auf den Zerlegungsprozess von Agglomeraten ein noch unzureichend erforschtes Teilgebiet der mechanischen Verfahrenstechnik und der Aerosolphysik. In Analogie zum 'Troepfchenproblem' (Weber-Zahl) soll eine eindimensionale Kerngroesse zur Beschreibung des Zerlegungsprozesses gefunden werden. Insbesondere bei Partikeln im submikronen Groessenbereich wird eine Agglomeratzerlegung durch enorm hohe Partikelhaftkraefte (zB ein 1-Mikrom-Partikel haftet mit dem einmillionenfachen seines Eigengewichtes) erschwert. Ausreichend grosse Abloese- oder Zerlegungskraefte treten in Stosswellen auf, die durch gut definierte Druck- und Geschwindigkeitsgradienten charakterisiert sind. Es kann je nach experimentellen Bedingungen zur Agglomeratzerlegung bzw -bildung kommen. Beide Prozesse werden durch eine in-situ Laser-Streulichtmessanordnung erfasst und koennen zusaetzliche durch Probenahme und anschliessende Untersuchung an einem Rasterelektronenmikroskop bestaetigt werden. Im theoretischen Projektteil, der die Experimente begleitet, ist bisher die numerische Simulation der stosswelleninduzierten Koagulation durchgefuehrt worden.

Wasserschallerzeugung durch Wasserschlag

Das Projekt "Wasserschallerzeugung durch Wasserschlag" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Strömungsforschung durchgeführt. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist, neue Wasserschall- und Schwerwellenquellen nach dem Prinzip des hydraulischen oder mechanischen Hammers mit Hochenergie-Einzelimpulsen in ihren physikalischen Detailproblemen zu verstehen und in der seeseismischen Praxis zu erproben. Zugleich soll ein Vergleich mit den z.Zt. benutzten geophysikalischen Schallquellen die wirtschaftliche Verwendbarkeit zeigen und den moeglichen Einsatz in der Flachmeerseismik und Rohstoffprospektion pruefen. Untersuchungen am Wasserschallhammer haben gezeigt, dass durch grosse Beschleunigung von Fluessigkeitsstroemungen sehr grosse Druckamplituden erzeugt werden. Dieser Effekt soll beim Wasserschallhammer fuer die Wasserschallerzeugung ausgenutzt werden.

Experimentelle Untersuchung der klopfenden Verbrennung: Messung der Flammen- und Druckwellenausbreitung und des Geschwindigkeitsfeldes im Brennraum

Das Projekt "Experimentelle Untersuchung der klopfenden Verbrennung: Messung der Flammen- und Druckwellenausbreitung und des Geschwindigkeitsfeldes im Brennraum" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik und Institut für Thermodynamik durchgeführt. Aufgabenstellung: Ein wirkungsgradbegrenzender Faktor beim Ottomotor ist das Verdichtungsverhaeltnis. Einer im Sinne der Wirkungsgradsteigeruung und damit Verbrauchsreduzierung wuenschenswerten Erhoehung des Verdichtungsverhaeltnisses steht wegen der Motorschaedigung das Problem der klopfenden Verbrennung entgegen. Hierbei handelt es sich, nach heutigem Kenntnisstand, um unkontrollierte Selbstzuendung von Frischgemisch in der Endphase des Verbrennungsprozesses. Diese Selbstzuendungen ereignen sich in deutlichem Abstand von der normalen Flamme, die durch die Zuendkerze zu einem definierten Zeitpunkt erzeugt wurde und sich durch das Frischgemisch sukzessive ausbreitet. Die im Vergleich zur normalen Flammenausbreitungsgeschwindigkeit von ca 30 m/s ungeheuere Schnelligkeit der klopfenden Verbrennung (Ausbreitungsgeschwindigkeiten von Reaktionszonen (Flammen) und Druckwellen bis ca 1500 m/s; Ueberschallbereich) macht die Untersuchung der Vorgaenge sehr schwierig. Bis heute sind die Ursache-Wirkungs-Zusammenhaenge bei der klopfenden Verbrennung und somit der Mechanismus der schnellen Flammenausbreitung nicht geklaert. Gleiches gilt sowohl fuer die Ursachen der einsetzenden Selbstzuendungen als auch fuer die Ursachen der Motorschaeden. Der experimentelle, dh messtechnische Aufwand fuer eine detaillierte Analyse der klopfenden Verbrennung ist erheblich und erfordert groessere Modifikationen am Motor, zB grossflaechige optische Fenster, so dass derartige Untersuchungen Aufgabe grundlegender Forschung sind.

Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Beeinflussung atmosphaerischer Gase durch Stosswellen in der Raumfahrt

Das Projekt "Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Beeinflussung atmosphaerischer Gase durch Stosswellen in der Raumfahrt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Thermodynamik der Luft- und Raumfahrt durchgeführt.

Verdunstung von Aerosolpartikeln bei hohen Temperaturen

Das Projekt "Verdunstung von Aerosolpartikeln bei hohen Temperaturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg, Fachbereich 7 Maschinenbau, Institut für Verbrennung und Gasdynamik durchgeführt. Das Waerme- und Stoffaustauschverhalten von Aerosolpartikeln bei hohen Temperaturen wurde untersucht. Mit Hilfe von Stosswellen werden die Aerosolsysteme auf gut definierte Temperatur- und Druckbedingungen gebracht. Zur Beobachtung der schnell ablaufenden Groessenveraenderung der Partikel in der Messebene dienten Streulichtmessungen an Partikelkollektiven. Die quantitative Messung von reagierenden oder entstehenden Molekuelen erfolgte ueber die IR-Laserspektroskopie und Farbstoff-Ringlaser-Spektroskopie. Die gemessenen Absorptionsprofile konnten nach dem Lambert-Beer Gesetz in Konzentrationen der absorbierenden Molekuele ueberfuehrt werden. Der Farbstoff-Ringlaser wurde auf das Linienzentrum einer Molekuelabsorptionslinie abgestimmt. Im vergangenen Berichtzeitraum wurden Untersuchungen zur Sublimation und zur Dissoziation von Cyanursaeuredampf durchgefuehrt. Aus den gemessenen Daten wurden temperaturabhaengige Sublimationsgeschwindigkeiten ermittelt. Aus der Basis eines einfachen Modells, das als wesentlichen Parameter den Dampfdruck fuer die Cyanursaeurepartikel enthaelt, wurde eine Temperaturabhaengigkeit der Sublimationsgeschwindigkeit bestimmt, die sehr gut mit den experimentellen Werten uebereinstimmte. OH-Absorptionsmessungen bei Temperaturen oberhalb von 2000 K haben gezeigt, dass die Cyanursaeuredampfmolekuele unter Abspaltung von OH dissoziieren. Die zunaechst angenommene Dissoziation in das Produkt HNCO konnte nicht bestaetigt werden. Dieses Ergebnis fuehrte zur der Annahme, dass die Cyanursaeurepartikel waehrend der Generierung die zweite automere Darstellungsform annehmen, bei der die 3 OH-Molekuele an den C-Atomen der Ringstruktur, bestehend aus 3 C- und 3 N-Atomen, angeordnet sind.

Mechanismus von Verdichtungssprengungen zur Verbesserung unguenstiger Baugrundverhaeltnisse

Das Projekt "Mechanismus von Verdichtungssprengungen zur Verbesserung unguenstiger Baugrundverhaeltnisse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Geotechnik durchgeführt. Die Aufgabenstellung besteht in der Entwicklung eines rechnerischen Dimensionierungsverfahrens fuer Sprengverdichtungsmassnahmen zur Verbesserung unguenstiger Baugrundverhaeltnisse in ueberwiegend rolligem Lockergestein, und ist durch Entwicklung einer neuen, experimentell verifizierten Theorie zu loesen. Der Vorgang der Sprengbelastung eines repraesentativen, annaehernd wassergesaettigten, enggestuften, rolligen Lockergesteins wurde in einer Serie von mechanischen Aehnlichkeitsversuchen untersucht. Die experimentellen Ergebnisse stehen im Einklang mit denen frueherer Untersuchungen und werden vergleichend diskutiert. Durch die Klaerung des Mechanismus von Verdichtungssprengungen werden wichtige Merkmale einer neuen Theorie erarbeitet. Zur mathematischen Beschreibung des Verhaltens von teil- und vollgesaettigten Lockergesteinen unter der Belastung von Sprengungen ist ein auf die Mischungstheorie aufgebautes kontinuumsmechanisches Modell entwickelt worden, das das Lockergestein als ein Mehrphasenkoerper eines poroesen Feststoffes und eines Fluids sowie eines Gases als Porenfuellung erfasst. Als Ausgangspunkt der neuen Theorie wurde ein System von Erhaltungsgleichungen fuer ein von einer oder mehreren Stosswellenfronten gestreiftes beliebiges Lockergesteinsgebiet formuliert. Im Rahmen einer Arbitrary-Lagrangian-Eulerian-Beschreibung wird ein Referenzkoordinatensystem eingefuehrt, um die starke Abnahme effektiver Spannungen zu modellieren. Die Aufgabenstellung wird mit deduktiven konstitutiven Gleichungen abgeschlossen, die fuer unterschiedliche Gemischtypen mit mikroskopisch kompressiblen und inkompressiblen Lockergesteinsphasen aus der Entropieungleichung hervorgehen. Ergaenzend werden induktive konstitutive Gleichungen eingefuehrt, und eine verallgemeinerte hypoplastische konstitutive Gleichung als Evolutionsgleichung der effektiven Spannungen im baro-, argo- und pyknotropen Korngeruest postuliert. Anfangs- und Randbedingungen sowie ein Vorschlag fuer die Bewegung des Referenzkoodinatensystems ergaenzen die Aufgabenstellung, die unter der Annahme einer nichtentmischenden Gemischbewegung, eines isotropen totalen Spannungszustandes sowie der mikroskopischen Inkompressibilitaet der Fluid- und Feststoffphase in eine geschlossene analytische Problemstellung ueberfuehrt und numerisch geloest wird. Zur verbesserten Modellierung von Sprengungen mit verfuegbaren numerischen Methoden der Geotechnik werden Empfehlungen unterbreitet. Die Loesung der entwickelten Aufgabenstellung fuer allgemeinere Faelle steckt die Richtung zukuenftiger Forschung ab.

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