TY - THES

T1 - PIV-Messung im turbulenten Freistrahl einer Gasdüse

AU - Peyha, Mario

N1 - nicht gesperrt

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - 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.

AB - 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.

KW - PIV

KW - Particle Image Velocimetry

KW - High-Speed Kamera

KW - Düse

KW - Scherschicht

KW - Gasstrahl

KW - turbulenter Freistrahl

KW - rotationssymmetrischer Freistrahl

KW - Rollwelle

KW - Turbulenzwirbel

KW - Strömungsdiagnostik

KW - Strömungshindernis

KW - Kármánsche Wirbelstraße

KW - PIV

KW - Particle Image Velocimetry

KW - laser optical measurement

KW - axisymmetric free-jet

KW - diagnostic investigation

KW - fluid dynamics

KW - turbulent free-jet

KW - gaseous nozzle flow

KW - boundary layer

KW - Kármán vortex street

KW - dead zone

KW - high-speed camera

KW - eddy

KW - vorticity

KW - flow obstacle

M3 - Masterarbeit

ER -