PIV-Messungen an freifliegenden Vögeln

Abstract

Obwohl der Vogelflug seit Jahrtausenden eine große Faszination auf die Menschen ausübt, ist er bis heute noch nicht ganz verstanden. Vor allem der Schlagflug und seine komplexen instationären Strömungen sind erst spärlich erforscht. Zwar wurden in den letzten beiden Jahrzehnten große Fortschritte in der Strömungsmesstechnik erzielt, um gerade solche instationären Phänomene zu beobachten, die Anwendung dieser Techniken am Lebewesen erfolgte jedoch kaum, da die Gesundheit von Tieren und auch die der an der Messung beteiligten Personen durch die Messgeräte (v. a. Laser) gefährdet werden kann. Ziel dieser Arbeit war es deshalb die etablierte Messtechnik Particle Image Velocimetry (PIV) so zu modifizieren, dass die Umströmungen an Lebewesen ohne Gefährdung ihrer Gesundheit gemessen werden können und Strukturen in der Strömung qualitativ untersucht werden können. Dazu wurden die sonst üblichen Laser durch Xenon-Blitzlampen ersetzt und die schwächere Lichtleistung mit größeren Partikeln kompensiert. Der Lichtschnitt, und damit die Strömungsmessung, wurde vertikal, parallel zur Flugrichtung angeordnet, um die Strömungsstrukturen oberhalb des Flügels zu untersuchen. Auch Untersuchungen des Nachlaufs sind mit dieser Anordnung möglich. Synchron zur Strömungsmessung wurde auch noch die Flügelform vermessen, um die gemessene Strömung mit der momentanen Bewegung und Form des Flügels in Verbindung zu bringen. Das entworfene Messsystem wurde erfolgreich an Schleiereulen des Biologischen Instituts II der RWTH Aachen angewendet. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der qualitativen Untersuchung des Strömungsfelds. Die Ergebnisse dieser Messungen werden zum Abschluss der Arbeit beurteilt und mit aktuellen Strömungsmodellen des Vogelflugs verglichen.