Entwicklung experimenteller Methoden zur Messung dreidimensionaler Temperaturfelder in technischen Strömungen mithilfe von Kernspintomografie

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Sven Grundmann; Professor Dr. Jürgen Hennig, seit 1/2014
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 235233928

Neben der Messung von Geschwindigkeitsvektorfeldern bringt die Temperaturfeldmessung eine Schlüsselinformation, um die sich viele Aufgabenstellungen der Ingenieurs-wissenschaften drehen. Von Interesse ist zum einen der konvektive Transport von Wärme im Fluid selbst, zum anderen die quantitative, flächige Erfassung der Wärmeübertragung an einer Bauteiloberfläche. Das Ziel dieses Antrages ist die quantitative Erfassung der dreidimensionalen Temperaturverteilung im einem Fluid zusammen mit der Geschwindigkeitsverteilung mittels Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT). Hierfür sollen an der Uniklinik Freiburg Messmethoden entwickelt werden, welche die drei-dimensionale Erfassung von inhomogenen Temperaturfeldern in stationären Wasserströmungen erlauben. Die grundlegenden Methoden basieren dabei auf Änderungen der Protonen-Resonanz-Frequenz sowie der T1-Relaxationszeit, d.h. der Erfassung relativer Temperatur¬unterschiede. Daneben sollen an der TU Darmstadt geeignete Modellkonfigurationen unter Berücksichtigung geeigneter Strömungsgeschwindigkeiten und realisierbarer Heiz- und Kühlleistungen entwickelt werden sowie eine Validierung der entwickelten MRT-Methoden erfolgen. Die Datenauswertung verlangt eine umfassende Visualisierung und quantitative Charakterisierung der drei-dimensionalen Geschwindigkeitsvektorfelder sowie der Temperaturfelder. Die zu entwickelnden Messmethoden erlauben es mit den Möglichkeiten moderner 3D Herstellungsverfahren Schritt zu halten und die Auslegung komplexer und hoch integrierter Bauteile mit thermischer Funktion zu validieren und zu optimieren. Zu solchen Bauteilen zählen zum Beispiel kompakte Wärmeübertrager, Hochgeschwindigkeitsschneidwerkzeuge, Kühlsysteme von Verbrennungsmotoren und Gasturbinen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Bernd André Jung, bis 12/2013