Abgeschlossene Abschlussarbeiten
Eine Liste mit Themenvorschläge für Abschlussarbeiten zur Erlangung des Diplom- oder Mastergrades und des Bakkalaureats sowie für Projektarbeiten finden Sie auf der Seite des Instituts.
Folgende Abschlussarbeiten wurden an der Professur für Wasserbau betreut:
Untersuchungen zum Einfluss der Öffnungsgeometrie des Austrittsquerschnitts auf die hydraulischen Eigenschaften von Freistrahlen
Art der Abschlussarbeit
Diplomarbeit
Autoren
- Mühle, Tina
Betreuer
- Dipl.-Ing. Tobias Gierra
- Prof. Dr.-Ing. Jürgen Stamm
Abstract
Die Kenntnis der hydraulischen Eigenschaften eines Freistrahls ist maßgebend für die
Auslegung wichtiger wasserbaulicher Konstruktionen. Aufbauend auf der Projektarbeit
„Lufteinmischung in Freistrahlen“ [Mue2013] muss davon ausgegangen werden, dass die
Öffnungsgeometrie einen entscheidenden Einfluss auf diese Eigenschaften hat. Daraus
resultiert das Anliegen der vorliegenden Diplomarbeit. Hierin soll der Einfluss der
Öffnungsgeometrie auf das Verhalten eines turbulenten Freistrahls untersucht werden.
Im Laborversuch werden Kontraktion, Form, Wurfweite, Geschwindigkeit und Luftgehalt
eines Freistrahls unter der Berücksichtigung verschiedener Austrittsgeometrien untersucht.
Dafür werden Aufnahmen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera gemacht und
Druckmessungen mit einem Prandtl-Rohr sowie Leitfähigkeitsmessungen mit einer
Doppelsonde durchgeführt. Im Rahmen der Versuchsvorbereitung wurde dafür eine
spezielle, kombinierte Doppelleitfähigkeitssonde entwickelt. Obgleich bereits viele
Wissenschaftler Forschungen mit einer Leitfähigkeitssonde durchführten, stellt deren
Anwendung im Freistrahl einen Sonderfall dar. Die Sonde darf nur geringe Dimensionen
haben, muss gleichzeitig aber dem hohen Strahldruck standhalten. Zudem ist bis heute nicht
viel über die Blasengröße und -form in einem Freistrahl bekannt, so dass die
Dimensionierung der Messspitzen
Der Einfluss der Austrittsgeometrie auf die untersuchten Eigenschaften konnte einwandfrei
nachgewiesen werden. Es zeigte sich während der Untersuchungen aber auch, dass die
Form und Länge der Kernzone sowie die mittleren Strahlaufweitungswinkel von der
Öffnungsgeometrie unabhängig sind. Anhand der Messergebnisse konnten analytische
Ansätze zur Beschreibung der Strahlform und der Wurfweite entwickelt werden. Dafür
werden in der Ergebnisanalyse auch Ausflusszahlen für den freien Ausfluss aus einer
Seitenöffnung in Abhängigkeit von der Öffnungsgeometrie aufgeführt.
Auslegung wichtiger wasserbaulicher Konstruktionen. Aufbauend auf der Projektarbeit
„Lufteinmischung in Freistrahlen“ [Mue2013] muss davon ausgegangen werden, dass die
Öffnungsgeometrie einen entscheidenden Einfluss auf diese Eigenschaften hat. Daraus
resultiert das Anliegen der vorliegenden Diplomarbeit. Hierin soll der Einfluss der
Öffnungsgeometrie auf das Verhalten eines turbulenten Freistrahls untersucht werden.
Im Laborversuch werden Kontraktion, Form, Wurfweite, Geschwindigkeit und Luftgehalt
eines Freistrahls unter der Berücksichtigung verschiedener Austrittsgeometrien untersucht.
Dafür werden Aufnahmen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera gemacht und
Druckmessungen mit einem Prandtl-Rohr sowie Leitfähigkeitsmessungen mit einer
Doppelsonde durchgeführt. Im Rahmen der Versuchsvorbereitung wurde dafür eine
spezielle, kombinierte Doppelleitfähigkeitssonde entwickelt. Obgleich bereits viele
Wissenschaftler Forschungen mit einer Leitfähigkeitssonde durchführten, stellt deren
Anwendung im Freistrahl einen Sonderfall dar. Die Sonde darf nur geringe Dimensionen
haben, muss gleichzeitig aber dem hohen Strahldruck standhalten. Zudem ist bis heute nicht
viel über die Blasengröße und -form in einem Freistrahl bekannt, so dass die
Dimensionierung der Messspitzen
Der Einfluss der Austrittsgeometrie auf die untersuchten Eigenschaften konnte einwandfrei
nachgewiesen werden. Es zeigte sich während der Untersuchungen aber auch, dass die
Form und Länge der Kernzone sowie die mittleren Strahlaufweitungswinkel von der
Öffnungsgeometrie unabhängig sind. Anhand der Messergebnisse konnten analytische
Ansätze zur Beschreibung der Strahlform und der Wurfweite entwickelt werden. Dafür
werden in der Ergebnisanalyse auch Ausflusszahlen für den freien Ausfluss aus einer
Seitenöffnung in Abhängigkeit von der Öffnungsgeometrie aufgeführt.
Zugeordnete Forschungsschwerpunkte
- Optimierung von Hochwasserentlastungsanlagen
- Grundlagenforschung
Schlagwörter
Freistrahl, Strahlzerfall, Lufteinmischung
Berichtsjahr
2013