Monochromatischer Strömungsprofilsensor mit Zeitmultiplex und Kalibriermodellen für Flüssigkeiten
Die Zielstellung der örtlich hochauflösenden Strömungsprofilmessung auch bei großen Arbeitsabständen kann mit dem Laser-Doppler-Geschwindigkeitsprofilsensor erreicht werden, dessen Eigenschaften in einem von der DFG geförderten Forschungsprojekt eingehend untersucht wurden. Der Sensor basiert auf der Verwendung von durch Wellenfrontkrümmung verzerrten Interferenzstreifensystemen. Durch eine Zweifachmessung, die bisher mit unterschiedlichen Lichtwellenlängen realisiert wurde, kann die Position von in der Strömung mitgeführten Streupartikeln mit Mikrometerauflösung bestimmt werden. Wandnahe Messungen können durch Verwendung fluoreszierender Streupartikel erreicht werden, wofür allerdings ein mit nur einer Wellenlänge arbeitender Sensor benötigt wird. In diesem Transfervorhaben soll daher ein auf dem Zeitmultiplexverfahren basierender, monochromatischer Profilsensor untersucht und bis zu einem Demonstrator entwickelt werden.
Neben der wandnahen Messung liegt ein Schwerpunkt des Vorhabens in einer Modellierung der Kalibrierung. Da die Geometrien der Interferenzstreifensysteme vom Brechungsindex abhängen, würde jeder Wechsel des Arbeitsmediums eine erneute Kalibrierung erfordern. Insbesondere in Flüssigkeiten ist eine Kalibrierung durch bewegte Geschwindigkeitsnormale nicht praktikabel, so dass keine weitreichende Marktdurchdringung zu erwarten wäre. Zur Lösung dieses Problems soll ein Kalibriermodell erarbeitet werden.
Bearbeiter: F. Bürkle, C. Schober, F. Schmieder
Period: 01/2017 – 12/2019
LDV with Nd:YAG-Laser of the ILA R&D GmbH
K. Shirai, L. Büttner, J. Czarske, „Development of a New Calibration Method for Laser Velocimetry toward
Establishing Traceability in Flow Measurements”, The Review of Laser Engineering 42(5):404-411, 2014
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M. Bermuske, L. Büttner, J. Czarske, S. Heitkam “Phasenaufgelöste Strömungsgeschwindigkeitsprofilmessungen in Grenzschichten an ansteigenden Luftblasen”, GALA Fachtagung “Experimentelle Strömungsmechanik”,
Karlsruhe, Germany, 05.09 – 07.09.2017
A. E. Ramos Ruiz, C. Schober, F. Schmieder, F. Moyon, L. Feierabend, M. Dues, J. W. Czarske, L. Büttner „Hochaufgelöste Strömungsmessungen in den Mikrokanälen einer Brennstoffzelle mittels Zeitmultiplex- Laser-Doppler-Geschwindigkeitsprofilsensor“, 26. GALA-Fachtagung “Experimentelle Strömungsmechanik”, S. 17.1–17.8, 4. – 6.09.2018, Rostock