Labor für Strömungsmesstechnik

Die Messung von Strömungsgeschwindigkeitsfeldern spielt eine wichtige Rolle in der industriellen und Grundlagenforschung, beispielsweise in der Energietechnik sowie der Luft- und Raumfahrt. Am BIMAQ wird die optische Methode Particle Image Velocimetry (PIV) zur Messung von Strömungsfeldern eingesetzt, welche die Bewegung von in der Strömung befindlichen Partikeln mithilfe einer gepulsten Beleuchtung und einer oder mehreren Kameras misst. Mit einer flächenhaften Beleuchtung lassen sich so 2D-Strömungsfeldmessungen von zwei (Standard-PIV) oder alle drei (stereoskopisches PIV) Geschwindigkeitskomponenten erfassen. Die instantane Messung von 3D-Strömungsfeldern und allen drei Geschwindigkeitskomponenten ist mit der Beleuchtung eines dreidimensionalen Messvolumens möglich (tomografisches PIV). Am BIMAQ werden die Messbarkeitsgrenzen dieser Methoden für verschiedene Strömungsprozesse in der Fertigungs-, Verfahrens- und Energietechnik untersucht, wobei ein Forschungsschwerpunkt die Strömungsmessungen in Prozessen mit inhomogenen, fluktuierenden Brechungsindexfeldern darstellt.

Forschungsthemen

  • Strömungsmessungen in
    • heißen Düsenströmungen
    • Flammenströmungen
    • Zweiphasenströmungen
  • Modellierung und Quantifizierung von PIV-Messunsicherheiten aufgrund des Einflusses von Brechungsindexfeldern
  • Korrektur systematischer Messabweichungen
  • Messbarkeitsgrenzen für
    • Standard PIV
    • stereoskopisches PIV
    • tomografisches PIV

Messdienstleistung

  • Bestimmung von Strömungsfeldern mittels Standard- und stereoskopischen PIV (2d3c)

Ausstattung

Stereoskopisches PIV-System

  • Nd:YAG-Doppelpulslaser (Quantel Evergreen):
    • Pulsenergie 2 x 200 mJ @ 532 nm
    • Pulsrate 15 Hz
    • Pulslänge < 10 ns
  • sCMOS-Kameras (Andor Zyla):
    • Pixelgröße 6,5 µm
    • 5,5 Mpixel
    • 16 bit
  • Lichtführungsarm 2 m
  • Volumetrische PIV und PTV Auswertung

Seeding-Generatoren für Feststoff- und Flüssigseeding

Messobjekte

  • Düsenströmungen mit variabler Düsengeometrie
  • Flammenströmungen diverser Brennergeometrien für
    • vorgemischte und nicht vorgemischte Flammen
    • laminare und turbulente Flammen
    • verdrillte Flammen

Literatur

C. Vanselow, A. Fischer: Influence of inhomogeneous refractive index fields on particle image velocimetry. Optics and Lasers in Engineering 107:221-230, 2018.

A. Fischer: Imaging flow velocimetry with laser Mie scattering. Applied Sciences 7(12):1298 (31 pp.), 2017.

A. Fischer: Fundamental uncertainty limit of optical flow velocimetry according to Heisenberg's uncertainty principle. Applied Optics 55(31):8787-8795, 2016.

A. Fischer, C. Kupsch, J. Gürtler, J. Czarske: High-speed light field camera and frequency division multiplexing for fast multi-plane velocity measurements. Optics Express 23(19):24910-24922, 2015.

Kontakt

Christoph Vanselow
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Telefon: +49 (0)421 218 646 45