Wissenschaftsbild des Monats

Grünes Licht für bessere Luft

Die grün und gelb leuchtenden Farben, in die unser Wissenschaftsbild getaucht ist, verströmen einen Hauch von Frühling. Duften wird es in der abgebildeten Experimentierhalle aber sicher nicht nach Narzissen, obwohl das Ziel der dort ausgeübten Forschung immerhin eine sauberere Luft ist.

Die Apparatur im Bild steht im Institut für Thermische Strömungsmaschinen des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Die Wissenschaftler forschen hier unter anderem daran, Schadstoffemissionen bei Flugzeugtriebwerken zu minimieren. Ein Schlüsselmoment ist der Prozess, in dem Treibstoff in die Brennkammer eingespritzt wird. Um diesen Vorgang besser zu verstehen, untersuchen die Forscher den Zerfall von Flüssigkeiten. Die vom oberen Plexiglaskörper zerstäubte Substanz ist eine Flüssigkeit mit ähnlichen Eigenschaften wie der Flugzeugtreibstoff Kerosin. Mit laseroptischen Methoden und einer Bildanalysesoftware zeichnen die Forscher den Zerfall der Flüssigkeit in Tropfen auf und können ihn so näher untersuchen und beschreiben.

Eine andere Methode ist die virtuelle Simulation der Zerstäubung mit Hilfe von Superrechnern. Dieses Smoothed Particle Hydrodynamics genannte Verfahren berechnet und visualisiert Größe, Form, Flugbahn und Dynamik von vielen Millionen winzigster Kerosintröpfchen. Die Methode diente ursprünglich dazu, Explosionen von Galaxien zu berechnen. Die Forscher am KIT ergänzten das Programm um Tsunami-Simulationen und visuelle Wassereffekte, die auch für Filme und Videospiele genutzt werden. In der 3D-Simulation können die Wissenschaftler direkt in die Brennkammer hineinschauen. Mit ihrem gewonnen Wissen konnten sie die Einspritzdüsen schon entscheidend verbessern.

Bild: KIT

Franziska Roeder

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