Experimentelle Untersuchung turbulenter Strömungen unter Verwendung dynamischer Gitter.

Motivation:

Für viele technische Anwendungen spielen turbulente Strömungen eine wichtige Rolle, da die Turbulenz zu einer verstärkten Durchmischung, Wärme- und Impulstransport gegenüber dem laminaren Fall führt.

Im Rahmen des Teilprojekts A06N des SFB/TRR 150 wird die Wechselwirkung zwischen Turbulenz und Skalartransport an Wänden untersucht, wobei der Turbulenzgrad der Strömung definiert eingestellt werden soll.

Die Erzeugung von Turbulenz wird oft über eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit oder Anpassung der charakteristischen Länge und damit der Reynolds-Zahl oder passiven Gitterstrukturen, die eine Störung induzieren, realisiert.

Eine Möglichkeit die Turbulenzintensität der Strömung bei gleichbleibender mittlerer Geschwindigkeit zu erhöhen bieten dynamische Gitter. Darunter werden bewegliche Teile, welche unterschiedliche Ausrichtungen und Versperrflächen haben, zusammengefasst. Der Turbulenzgrad wird in der Regel durch die Umdrehungszahl der rotierenden Elemente eingestellt.

Aufgabenstellung:

In der Strömungsanordnung werden zum Erreichen hoher Turbulenzintensitäten aktive Turbulenzgeneratoren in Form von gegenläufig rotierenden Fächern zum Einsatz kommen. Im Rahmen dieser Abschlussarbeit sollen diese aktiven Turbulenzgeneratoren konzipiert und konstruktiv umgesetzt werden.

Anschließend soll der Einfluss der Rotationsgeschwindigkeit des dynamischen Gitters auf die Güte der generierten Turbulenz charakterisiert werden. Dazu werden die lokale Geschwindigkeit und ihre lokale Schwankung mit geeigneter Messtechnik experimentell bestimmt. Daraus werden Turbulenzspektren, Korrelationen sowie die Geschwindigkeitsfelder abgeleitet.

Die Arbeit ist in schriftlicher Form festzuhalten. Die Ergebnisse werden im Rahmen eines verbrennungstechnischen Seminars vorgestellt.