PIV-Messung im turbulenten Freistrahl einer Gasdüse

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Die Erforschung physikalischer Phänomene in Düsenstrahlen erfordert eine präzise Diagnostik. Dabei ist Particle Image Velocimetry (PIV) eine geeignete Methode zur Visualisierung des Fluid-Strömungsfeldes. In der vorliegenden Arbeit wird die Scherschicht eines rotationssymmetrischen Gasstrahles analysiert. Das durch die Düse strömende Gas sowie das Umgebungsfluid sind Luft bei 20\,\grad C. Der Fokus liegt dabei auf der laseroptischen Diagnostik des Schergebietes im Strahlrand mittels PIV, insbesondere der Bestimmung charakteristischer Größen der Turbulenzwirbel im Nahfeld des Düsenaustrittes. Dabei wird ein Zusammenhang zwischen den Strömungsstrukturen und der Strahlgeschwindigkeit beobachtet. Im Zuge der PIV-Messungen wird die Abhängigkeit der Lage, Größe und Geschwindigkeitsgradienten der Rollwellen von der Düsenaustrittsgeschwindigkeit quantifiziert. Außerdem wird ein definiertes Strömungshindernis in Form eines geneigten Zylinders im Gasstrahl positioniert und das stromab entstehende Nachlaufgebiet für zwei unterschiedliche Blickwinkel analysiert. Daraus werden Erkenntnisse über eine sich bildende Totzone und die geometrische Form des Nachlaufgebietes gewonnen. Das Ausmaß der Totzone weist zeitliche Schwankungen auf und ist eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit. Es wird gezeigt, dass weder die Totzone noch das Strömungsbild im Nachlauf des Hindernisses rotationssymmetrisch sind. Im Detail handelt es sich um ein Strömungsgebilde, welches im Nahbereich des Strömungshindernisses einer komplexen dreidimensionalen Form entspricht und weiter stromab in eine zweidimensionale Kármánsche Wirbelstraße übergeht.
Titel in ÜbersetzungPIV-measurement in the turbulent free-jet of gaseous nozzle flow
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Weiß, Christian, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung12 Apr. 2019
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2019

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • PIV
  • Particle Image Velocimetry
  • High-Speed Kamera
  • Düse
  • Scherschicht
  • Gasstrahl
  • turbulenter Freistrahl
  • rotationssymmetrischer Freistrahl
  • Rollwelle
  • Turbulenzwirbel
  • Strömungsdiagnostik
  • Strömungshindernis
  • Kármánsche Wirbelstraße

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