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Combined with the use of renewable energy sources for
its production, Hydrogen represents a possible alternative gas
turbine fuel for future low emission power generation. Due to
its different physical properties compared to other fuels such
as natural gas, well established gas turbine combustion
systems cannot be directly applied for Dry Low NOx (DLN)
Hydrogen combustion. This makes the development of new
combustion technologies an essential and challenging task
for the future of hydrogen fueled gas turbines.
The newly developed and successfully tested “DLN
Micromix” combustion technology offers a great potential to
burn hydrogen in gas turbines at very low NOx emissions.
Aiming to further develop an existing burner design in terms
of increased energy density, a redesign is required in order to
stabilise the flames at higher mass flows and to maintain low
emission levels.
For this purpose, a systematic design exploration has
been carried out with the support of CFD and optimisation
tools to identify the interactions of geometrical and design
parameters on the combustor performance. Aerodynamic
effects as well as flame and emission formation are observed
and understood time- and cost-efficiently. Correlations
between single geometric values, the pressure drop of the
burner and NOx production have been identified as a result.
This numeric methodology helps to reduce the effort of
manufacturing and testing to few designs for single
validation campaigns, in order to confirm the flame stability
and NOx emissions in a wider operating condition field.
Im Projekt wurden mit Hilfe zeitaufgeloester optischer Messtechniken Relaxations-Dynamiken von optisch angeregten Ladungstraegern und Hochfrequenzeigenschaften von Hochtemperatursupraleitern untersucht. Oberhalb der Sprungtemperatur wurden die Elektron-Phonon-Kopplungskonstanten fuer YBCO und BSCCO bestimmt. Dabei wurde erstmalig ein direkter Zusammenhang zwischen der Sprungtemperatur und der Kopplungstaerke gefunden. Der Kopplungsmechanismus enthaelt sowohl phononische als auch elektronische (spindynamische) Anteile. Unterhalb von T_c wird die Dynamik durch Aufbrechen und Rekombination von Cooper-Paaren bestimmt. Bei den Arbeiten zu den kohaerenten Phononen wurde ein Modell entwickelt, das das 'Anwerfen' der Phononen und das Amplitudenverhalten unterhalb der Sprungtemperatur erklaert. Als begleitende Untersuchungen wurden breitbandige Hochfrequenz-Messungen vorgenommen. Die Methode erlaubt die Untersuchung von Ladungstraegerdichten und von Streumechanismen. Erstmalig wurde in verspannten YBCO-Duennfilmen eine starke temperaturabhaengige Resonanz-Absorption beobachtet, die als Josephson-Plasmaresonanz an intrinsischen Kontakten identifiziert werden konnte. Die Nutzbarkeit dieser Kontakte fuer Bauelemente wurde durch einen Mikrowellendetektor demonstriert. Durch den Nachweis von emittierter gepulster Strahlung aus einer stromdurchflossenen supraleitenden Bruecke nach optischer Anregung wurde erstmals die Einsatzmoeglichkeit von HTSL fuer schnelle optische Schalter demonstriert. Es wurde gezeigt, dass die Schaltgeschwindigkeit eine direkte Folge der Ladungstraegerdynamik ist.