TOPOFLAME-II - Aufbau und Durchführung eines TEXUS-Experiments zur Untersuchung der Flammenausbreitung längs zylindrischer PMMA-Proben bei reduziertem Druck und erhöhter Sauerstoffkonzentration

Abstract

Dieses Vorhaben diente der Untersuchung der Verbrennung entlang von PMMA-Proben unter Mikrogravitation. Hierfür wurde ein Experiment entworfen und gebaut, welches an Bord der Höhenforschungsrakete TEXUS 57 geflogen ist und für 6 min Mikrogravitationsbedingungen ermöglichte. Während des Experimentes sollten 5 zylindrische Proben in Gleichstromkonfiguration verbrannt werden. Der Druck betrug 700 mbar bei 26,5 vol.% Sauerstoffanteil. Diese Atmosphäre ist für zukünftige Explorationsmissionen vorgesehen. Das Experiment lieferte wertvolle Erkenntnisse im Bereich der Feuersicherheit der astronautischen Raumfahrt, wie z.B. die stark erhöhte Rußproduktion unter Mikrogravitation. Parallel zu den experimentellen Arbeiten wurde eine OpenFOAM-Simulation weiterentwickelt, um die Verbrennungsvorgänge auch mit einem numerischen Modell abzubilden. Hier wurden einige Fortschritte erzielt, die es erstmals ermöglichten, die numerischen mit experimentellen Ergebnissen zu vergleichen. Datei-Upload durch TIB The purpose of this project was to investigate combustion along PMMA samples under microgravity conditions. An experiment was designed and built for this purpose, which was flown on board the TEXUS 57 sounding rocket and provided microgravity conditions for 6 minutes. During the experiment, 5 cylindrical samples were to be burned in a concurrent flow configuration. The pressure was 700 mbar at 26.5% oxygen by volume. This atmosphere is intended for future space exploration missions. The experiment provided valuable findings in the area of fire safety in human spaceflight, such as the greatly increased soot production under microgravity. Parallel to the experimental work, an OpenFOAM simulation was further developed in order to map the combustion processes with a numerical model. Some progress was made here, which made it possible for the first time to compare the numerical with experimental results.