Note: Die zweite Phase baut auf den numerischen, experimentellen und methodischen Ergebnissen der ersten Phase auf, um das entwickelte Inverse-Design-Framework auf komplexere industriell relevante Anwendungen auszuweiten. Dazu werden Effekte wie partielle Vormischung und Wechselwirkungen zwischen einzelnen Flammen berücksichtigt. Ein zentrales Ziel ist die Entwicklung einer robusten und effizienten inversen Designmethodik für brennstoffflexible Brenner, die mit H₂/CH₄-Gemischen betrieben werden. Die zweite Phase befasst sich mit wichtigen physikalischen Effekten, die sich gegenüber der ersten Phase durch erhöhte Komplexität auszeichnen. Insbesondere wird die partielle Vormischung untersucht, da sie die Flammenstabilität, -struktur und die Emissionen in industriellen Systemen stark beeinflusst. Verbrennungsmodelle werden diesbezüglich erweitert und anhand gezielter Experimente und Simulationen validiert. Darüber hinaus werden Flammen-Flammen-Wechselwirkungen in Mehrdüsenkonfigurationen untersucht, da diese die Flammenstruktur, die Wärmefreisetzung und die Stabilität in industriellen Brennern beeinflussen. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Berücksichtigung von Fertigungseffekten im Konstruktionsprozess. Die additive Fertigung ermöglicht komplexe Geometrien, kann jedoch zu erhöhten Oberflächenrauheiten führen, die sich auf die Strömung und die Flammenstabilisierung auswirken. Im Rahmen des Projekts werden diese Effekte quantifiziert, Fertigungsverfahren verglichen und die Rauheit als Konstruktionsparameter einbezogen, um eine robuste und realistische Optimierung zu gewährleisten. Um den Optimierungsprozess zu beschleunigen, werden verbesserte Strategien für die Datenassimilation von RANS-Modellen und auf maschinellem Lernen basierende Surrogatmodelle eingeführt, um das Strömungs- und Verbrennungsverhalten mit reduzierten Rechenkosten zu approximieren. Experimentelle Analysen ermöglichen die Identifizierung relevanter Phänomene und die Entwicklung datengestützter Modelle. Bei der Optimierung liegt ein besonderer Schwerpunkt auf einem robusten und effizienten Betrieb bei variierenden H2/CH4-Mischungsverhältnissen, wobei niedrige Emissionen und ein stabiles Flammenverhalten gewährleistet werden. Zu den wichtigsten Größen zählen die Flammenstabilität, NOx- und CO2-Emissionen, Druckverluste sowie die thermische Beständigkeit. Surrogatmodelle in Kombination mit adjungierten Sensitivitäten zur Feinabstimmung werden eingesetzt, um diese Kennzahlen im Rahmen des Optimierungsprozesses effizient mit geometrischen und betrieblichen Parametern zu verknüpfen. Schließlich wird die Methodik numerisch und experimentell an einem industriell relevanten Brenner mit variierenden H₂/CH₄-Gemischen demonstriert, wobei der Schwerpunkt auf einem stabilen, emissionsarmen Betrieb liegt. Insgesamt treibt das Projekt die Entwicklung eines prädiktiven und praxisorientierten Frameworks für das Design brennstoffflexibler, wasserstoffbasierter Verbrennungssysteme voran.
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