Dass der der Willy Messerschmitt Preis nicht mehr von der Fakultät für Maschinenwesen (MW), sondern von der neu gegründeten Fakultät für Luft-, Raumfahrt und Geodäsie (LRG) verliehen wird, bedeuten nicht, dass er für unsere Doktoranden nicht mehr erreichbar ist:
Dr. Frederik Magnus Berger ist mit dem diesjährigen Willy Messerschmitt Preis für die beste Promotion mit Bezug zur Luft- und Raumfahrt ausgezeichnet worden. Der Titel seiner Arbeit lautet:
“High Frequency Transverse Thermoacoustic Instabilities in Swirl and Reheat Combustors”
Die Arbeit beschäftigt sich mit Rückkopplungsphänomenen von Flamme und Akustik in Drall und Reheat-Flammen, wie sie in emissionsarmen und flexiblen zweistufigen/sequenziellen Gasturbinen zu finden sind. Ein besonderer Aspekt dieser Untersuchung ist der Fokus auf hochfrequente, transversale Instabilitäten. Im Hochfrequenzbereich wird eine gleichphasige, lokale Interaktion der Flamme mit dem transversalen Druckfeld beobachtet. Im Gegensatz zu longitudinalen, niederfrequenten Instabilitäten kann die Flamme aus diesem Grund nicht mehr als kompakt, verglichen zur akustischen Wellenlänge, angenommen werden. Diese Nicht-Kompaktheit der Flamme muss in neuen Vorhersagemethoden berücksichtigt werden. Um die auftretenden Phänomene in einer ersten Verbrennungsstufe zu studieren, wurde ein Drallbrenner herangezogen. Für die Untersuchung der Phänomene in der zweiten Stufe sequenzieller Gasturbinen wurde im Rahmen der Arbeit ein neuer Prüfstand konzipiert, aufgebaut und für erste Experimente der hochfrequenten Flammendynamik genutzt. Für die Drallflamme konnte gezeigt werden, dass die Flamme sich mit dem akustischen Feld periodisch verschiebt und verformt wird.Diese oszillierende Änderung der Flammenform führt zu einer Rückkopplung mit dem akustischen Feld und wirkt damit als thermoakustischer Treibmechanismus. Ferner zeigt sich für die Reheat Brennkammer eine zusätzliche Modulation der reaktiven Scherschicht, sowie der selbstzündenden Flamme. Insbesondere die Modulation der Selbstzündzeit in Kombination mit der Flammenverschiebung und -verformung wird als weiterer grundlegender Treibmechanismus für die auftretende hochfrequente und transversale Instabilität in dem neu entwickelten Reheat-Experiment gesehen.
Anhand der Untersuchungen in der vorliegenden Arbeit konnten theoretisch gezeigte Treibmechanismen für hochfrequente Instabilitäten experimentell bestätigt und neue Einblicke gewonnen werden. Diese helfen, Werkzeuge zur Vorhersage thermoakustischer Wechselwirkungen in Gasturbinenbrennern zu verbessern und Modellentwicklungen zu validieren. Überdies wurde mit dem Reheat-Experiment eine Plattform geschaffen, mit welcher weitere umfassende Untersuchungen des hochfrequenten, nicht-kompakten Flammentreibens ermöglicht werden, welche für die Entwicklung neuartiger Brennkammern mit axialer Stufung von besonderem Interesse sind.
Der Preis ist mit 5.000 Euro dotiert. Das ist schon der zweite hoch dotierte Preis für Herrn Berger nach dem Fakultätspreis 2020 der Fakultät für Maschinenwesen.
Herzlich Gratulation zum Willy-Messerschmitt-Promotionspreis 2020 an Dr. Berger.
Die Liste der Preisträger aus dem Lehrstuhl für Thermodynamik seit 2008 ist wie folgt:
- 2008 Dr.-Ing. Jutta Pieringer
- 2013 Dr.-Ing. Jannis Gikadi
- 2016 Dr.-Ing. Thomas Fiala
- 2018 Dr.-Ing. Vera Hoferichter
- 2019 Dr.-Ing. Tobias Hummel
- 2020 Dr.-Ing. Frederik Berger
Da Dr. Paul Christ für seine Dissertation zum Thema "Modeling of Automotive HVAC Units Using Proper Orthogonal Decomposition" diesjähriger Preisträger des Manfred Hirschvogel Preises ist, kommen 2020 die besten Dissertationen sowohl im Bereich Aerospace als auch im Bereich Automotive aus dem Lehrstuhl für Thermodynamik!