Lokale Strömungsdiagnostik durch Lichtfeldanalyse

• Antragsteller: Dr.-Ing. Stefan Löhle
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 325614075

Für das Verständis von hochenthalpen Strömungsproblemen, die beispielsweise in der Verbrennungsforschung, der Plasmatechnologie oder beim Hyperschallflug auftreten, ist die Kenntnis momentaner dreidimensionaler Verteilungen der Temperatur und Spezies von großer Bedeutung. Nicht-intrusive, optische Diagnostikverfahren bieten sich grundsätzlich zur Analyse an, erfordern aber entsprechende optische Zugänge zur Strömung, die in in vielen Fällen allerdings nur sehr eingeschränkt vorhanden sind. Andere optische Verfahren erlauben zwar hochauflösende Bilder, jedoch nur zweidimensional. Ziel des vorliegenden Antrags ist die Charakterisierung einer hochenthalpen Strömung mittels Lichtfeldanalyse. Lichtfeldaufnahmen erlauben prinzipiell aus einem Einzelbild auf die Verteilungen im Raum (dreidimensional) zu schließen. Entsprechende Kamerasysteme sind inzwischen auch kommerziell erhältlich, jedoch gibt es weltweit nur vereinzelt Untersuchungen für Fragestellungen der Fluiddynamik. Insbesondere gibt es keine grundlegenden Untersuchungen zur Anwendbarkeit und Analyse hochenthalper Strömungsphänomene, d.h. Lichtfeldanalyse in heißen, chemisch reagierenden, selbstleuchtenden Strömungen. In diesem Projekt sollen zunächst die erforderlichen Algorithmen zur Analyse dreidimensionaler skalarer Felder für diese Strömungen erarbeitet und implementiert werden. Die Validierung erfolgt dann durch die Analyse von Lichtfeldaufnahmen mittels eines kommerziellen Kamerasystems und entsprechenden Phantomen. Auf dieser Grundlage werden Lichtfeldaufnahmen an hochenthalpen Plasmaströmungen verwendet, um die momentane, räumliche Verteilung der chemisch reagierenden Spezies aus einer einzigen Aufnahme zu ermitteln. Mit dieser Methode eine derartig detaillierte Strömungsdiagnostik zu erzielen ist einzigartig und von essentieller Bedeutung für die Bewertung insbesondere chemisch reagierender Strömungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Lichtfeldkamerasystem
• Gerätegruppe: 5450 Photographische Spezialkameras (Luftbild-, Registrier-, Stereo-, außer