Visualisierung

  Schlierenvisualisation Urheberrecht: WSA Hochgeschwindigkeits-Schlierenvisualisierung der Dampfphase eines Sprühstahls

Neben Visualisierungssystemen wie dem PIV-Messverfahren um Strömungsfelder zu visualisieren, wird am Lehrstuhl für Wärme- und Stoffübertragung unter anderem die Hochgeschwindigkeitsvisualisierung verwendet. Diese ist ein gängiges Mittel um Prozesse in verschiedensten Forschungsgebieten zu untersuchen. Zu nennen ist z.B. die Interaktion von hochdynamischen Mehrphasenströmungen, wie die Direkteinspritzung in einen Verbrennungsmotor. Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Hochgeschwindigkeitsvisualisierung mit kontinuierlichen Lichtquellen die Vorgänge der Mehrphasenströmungen nur unzureichend abbildet. Aus diesem Grund wird die Hochgeschwindigkeitskamera oder auch die Doppelbildkamera um eine monochromatische gepulste Hochgeschwindigkeitslichtquelle erweitert. Mit der Verbindung von beiden können sogar die Vorgänge einer Direkteinspritzung in einen Motor zeitlich mit sehr geringer Bewegungsunschärfe aufgelöst werden. Weiterhin kann das Visualisierungssystem um das sogenannte Schlierenmessverfahren erweitert werden. Mit diesem können für das menschliche Auge unsichtbare Vorgänge wie Verdunstung oder Strömung der Gasphase sichtbar gemacht werden.

Fernfeldmikroskopie-Techniken werden häufig eingesetzt, um Bilder mit hoher räumlicher Auflösung von mikroskopischen Strömungsprozessen zu bekommen. Angetrieben von der Überzeugung, dass die bisher in der Literatur erzielten örtlichen Auflösungen bei Untersuchungen von Mehrphasenströmungen zu gering für eine Abbildung der kleinsten Strukturen sind, wurde am Lehrstuhl für Wärme- und Stoffübertragung ein eigenes Durchlichtmikroskop entwickelt. Die mit dieser Messtechnik gewonnenen Bilder beinhalten Informationen über die Form, Größe, Anzahl und Geschwindigkeit von Strukturen mit bis dato unerreichter örtlicher Auflösung. Bei optisch dichten Objekten enthalten solche Mikroskopie-Techniken allerdings kaum Informationen über den inneren Aufbau des Objekts, da ausschließlich dessen Kontur abgebildet wird. Das Ballistic Imaging ist eine mögliche Methode um die inneren Strukturen bei optisch dichten Objekten sichtbar zu machen. Als eines der wenigen Institutionen weltweit beschäftigt sich der Lehrstuhl für Wärme- und Stoffübertragung damit so ein Balilistic Imaging System bei Sprühstrahlen anzuwenden.

Messverfahren

  • Durchlichtmikroskop
  • Ballistic Imaging
  • Hochgeschwindigkeitsaufnahmen
  • Schlierenaufnahmen
  • PIV

Messgrößen

  • Makroskopische Sprühstrahlgeometrie
  • Mikroskopische Sprühstrahlgeometrie (Strukturen, Tropfe und Ligamente)
  • Phasengrenzen
  • Ausbreitungsgeschwindigkeit von Sprühstrahlen
  • Ausbreitungsgeschwindigkeit von mikroskopischen Strukturen
  • Strömungsfelder
  • Verdunstung