In der vorliegenden Arbeit werden das Strömungsfeld und das Temperaturfeld in hochgestreckten Kühlkanälen bei hohen Reynoldszahlen und bei einseitigem Wärmeeintrag charakterisiert. Die Parameter Volumenstrom, Fluidtemperatur und Wandtemperatur werden variiert und deren Einfluss auf die Strömung und das Temperaturfeld wird beschrieben.
Zuerst wird eine Einleitung in Kanalströmungen gegeben. In dem zweiten Abschnitt wird der verwendete Versuchsaufbau, der sehr hohe Reynoldszahlen und Wärmestromdichten erlaubt, beschrieben. Der dritte Abschnitt befasst sich mit der Vermessung des gemittelten Strömungsfeldes und von turbulenten Größen in dem Kanal. Die hauptsächlich verwendeten optischen, nicht-invasiven Messtechniken, wie Particle Image Velocimetry (PIV) und Particle Tracking Velocimetry (PTV), werden beschrieben. Anschließend werden die Messergebnisse diskutiert, beispielsweise die Sekundärströmungen und ihr Einfluss auf die Hauptströmungen sowie die Reynoldszahlabhängigkeit der normierten Normalspannungen.
Der vierte Abschnitt behandelt die Vermessung des Temperaturfeldes in dem Kanal mittels Laser Induzierte Fluoreszenz (LIF). Dabei wird die Farbstoffkombination Rhodamin B / Rhodamin 110 mit einem 532nm Laser als anregende Lichtquelle verwendet. Diese Messtechnik wird intensiv beschrieben und die Ergebnisse der Vermessung des Temperaturfeldes in dem Kanal, ohne und mit beheizter Wand, diskutiert. Es wird gezeigt, dass die hier verwendete Messtechnik aufgrund der verwendeten 2 Farbstoffe um den Faktor ~ 8 geringere Abweichung bei der Temperaturmessung im Vergleich zur 1 Farben Messtechnik, bedingt durch die Laserpulsvariationen, aufweist. Des Weiteren wird beispielsweise die mit steigender Wandtemperatur variierende Form der Temperaturgrenzschicht und ansteigende Länge der charakteristischen Strukturen aufgezeigt
Aktualisiert: 2022-12-31
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Zur Modellierung der kontrollierten Selbstzündung in Motoren wird in dieser Arbeit ein Mehrzonenmodell entwickelt. Die chemische Kinetik wird über einen detaillierten Reaktionsmechanismus für einen Benzin Ersatzkraftstoff beschrieben. Das Mehrzonenmodell und der Reaktionsmechanismus werden anhand von experimentellen Ergebnissen validiert. Der experimentelle Teil der Arbeit befasst sich mit der Bestimmung von Fluktuationen in einem optisch zugänglichen Forschungsmotor unter Verwendung von LIF.
Aktualisiert: 2021-02-11
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Mischungsvorgänge sind Bestandteil vieler technischer Prozesse in Verbrennungs- und Strömungssystemen. Sie werden gezielt erzwungen, um beispielsweise Maschinen in ihrer Wirkungsweise hocheffizient auszuschöpfen oder qualitativ hochwertige Materialien und Produkte herzustellen. Ziel ist stets ein optimales Mischungsverhältnis zu schaffen.
Organische Fluoreszenztracer eröffnen nun die Möglichkeit, Mischungsprozesse sichtbar zu machen und zu bewerten. In dieser Arbeit wurde hierfür die Tracer-Laser-induzierte Fluoreszenztechnik an verschiedenen technischen Strömungssystemen mit unterschiedlichem Anforderungsprofil, von Hochdruckzellen, Motorenprüfständen bis hin zu Überschallwindkanälen angewandt. Aus den Untersuchungen konnten wertvolle Ergebnisse erzielt werden. So steht heute eine gut entwickelte Methode zur Verfügung, mit der sich die Temperaturverteilung im Brennraum eines Motors abbilden lässt. Zudem konnten die gewonnenen Erkenntnisse erfolgreich zur Realisierung einer Pilotanlage für die Synthese von Nanopartikeln mit besonders hoher Qualität beitragen.
Aktualisiert: 2019-06-18
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