Entwicklung und Anwendung von Messsystemen der PIV zur räumlich bzw. zeitlich hochauflösenden Erfassung instationärer Strömungen in Windkanälen

Abstract

Die Particle Image Velocimetrv (PIV) Messmethode in der Stereoanordnung ist mittlerweile Standard zur Erfassung aller drei Geschwindigkeitskomponenten in einer Ebene einer Strömung. Es fehlt jedoch immer noch ein universelles Verfahren zur Erfassung momentaner Geschwindigkeitsfelder in einem Volumen der Strömung. Holographische Verfahren der PIV (HPIV) sind grundsätzlich in der Lage, Geschwindigkeitsfelder vollständig 3-dimensional zu erfassen. Bei Aufzeichnung auf hochauflösende Photoplatten (photochemisch holographische PIV, P-HPIV) erzielt man eine hohe räumliche Auflösung in einem mittelgroßen Volumen ohne Zeitauflösung. Die Aufzeichnung auf elektronische Bildsensorchips (digitale holographische PIV, D-HPIV) erlaubt die zeitaufgelöste Erfassung eines kleinen Volumens. Ein neues volumenauflösendes Verfahren (Tomo PIV) erhält die Tiefeninformation durch die gleichzeitige Beobachtung mit mehreren Kameras aus unterschiedlichen Blickwinkeln. Es werden erste zeitaufgelöste (5 kHz Abtastrate) Windkanalmessungen mit diesem Verfahren vorgestellt, die am Leitexperiment "Umströmung eines Zylinderstumpfes" durchgeführt wurden. Diese drei Messverfahren sollen weiterentwickelt und, einander ergänzend, im Windkanal auf die Strömung des Leitexperiments angewendet werden. Die prinzipiellen Stärken und Schwächen der Systeme werden analysiert und damit die jeweiligen Einsatzmöglichkeiten charakterisiert.