Simulation und Messung der Spektroskopie und Moleküldynamik verbrennungsrelevanter Radikale in der Hochtemperatur-Gasphase

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Einer der wichtigsten modernen Energieträger ist der elektrische Strom, welcher hauptsächlich durch die Verbrennung von Kohle, Erdgas und Erdöl gewonnen
wird. Die Verwendung dieser fossilen Brennstoffe birgt jedoch zwei prinzipielle Schwierigkeiten in sich: Deren Verfügbarkeit und ihre Verbrennungsrückstände. Daher ist die Untersuchung und Optimierung von technischen Verbrennungsprozessen ein aktuelles und wichtiges Forschungsgebiet.

Diese Arbeit spannt einen Bogen zwischen Mathematik, Informatik sowie theoretischer und experimenteller chemisch-physikalischer Grundlagenforschung bei Verbrennungsprozessen. Schwerpunkt ist die Weiterentwicklung und Verbesserung von LASKIN, einem Softwarepaket zur Simulation von laserinduzierten Fluoreszenzspektren (LIF). Anwendung finden diese unter anderem bei Untersuchungen in der Hochtemperatur-Gasphase _ also beispielsweise bei technischen Verbrennungskraftmaschinen. Im Vordergrund der Erweiterungen von LASKIN stehen die Final States of Quenching, die Simulation von Anregungs- Emissionsspektren (AES) sowie die Fähigkeit, Sättigungs-LIF und Chemilumineszenzspektren zu simulieren.

Die hier erarbeiteten Methoden, Programme und Apparaturen werden in Zukunft zum vollständigen Verständnis von Verbrennungsprozessen beitragen. Dies gilt sowohl für den Ablauf von Verbrennungsreaktionen als auch für die Prozesse innerhalb der beteiligten Spezies und deren spektroskopische Eigenschaften. Damit wird es möglich sein, sowohl neue als auch bestehende technische Anwendungen von Verbrennungsprozessen im Hinblick auf Energieeffizienz und Schadstoffausstoß zu optimieren. Insbesondere vor dem Hintergrund der geschilderten Umweltproblematik ist dies essentiell.