Im Fokus steht die Flamme–Festkörper-Wechselwirkung in wasserstoffbasierten (NH₃/H₂-) Verbrennungssystemen. Gekoppelte 1D-Simulationen und Referenzexperimente an laminaren Standardflammen zeigen, wie Wärmeleitung und Oberflächenreaktionen die Flammenstruktur und -stabilität prägen und welche Temperatur- und Spannungsfelder daraus im Material resultieren.

Motivation: 

• Effiziente, stabile Verbrennungssysteme auf Wasserstoffbasis hängen stark von Wärmeverlusten an Wänden und chemischen Prozessen an Oberflächen ab.

• Gleichzeitig schaffen neue (additiv gefertigte) Geometrien und Legierungen neue Randbedingungen, die im Hinblick auf Modellierung und Messung verstanden werden müssen.

Herausforderungen:

• Flamme und Wand müssen gekoppelt modelliert werden da Wärmefluss und Chemie sich gegenseitig beeinflussen.

• Oberflächenreaktionen (z. B. Radikal-Rekombination) sind für das betrachtete Werkstoff-/Gasgemisch nur unzureichend bekannt. Modelle und Parameter müssen daher durch Simulationen und Referenzexperimente abgesichert werden.

Methodik:

• Numerik: Gekoppelte 1D-Simulation von Gasphase–Grenzfläche–Festkörper mit
  detaillierter Chemie und detailliertem molekularem Transport (laminar), inkl. Oberflächenreaktionen und Wärmeleitung im Festkörper.

• Experiment: Laminar definierte Standardflammen zur reproduzierbaren Exposition von Materialproben. Dokumentierte Flammen-Randbedingungen dienen als Randbedingungen für die Simulation. Exponierte Proben gehen in die Materialanalyse.