Lokal hochaufgelöste wandnahe Messungen turbulenter Strömungsgrößen bei hohen Reynoldszahlen

• Applicant: Professor Dr. Franz Durst
• Subject Area: Fluid Mechanics
• Term: from 2004 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5427707

Turbulente Wandgrenzschichten bei hohen Reynoldszahlen sind bis heute unzureichend untersucht, da verlässliche Berechnungen und/oder zuverlässige Messungen räumliche Auflösungen in Wandnähe verlangen, die bis heute nicht erreichbar sind. Hitzdrahtuntersuchungen stellen die erforderliche räumliche Auflösung bereit, jedoch zeigen sie in Wandnähe zusätzliche Wärmeverluste, die verlässliche Messungen insbesondere der turbulenten Schwankungsgrößen nicht ermöglichen. Damit bleibt die Turbulenz in unmittelbarer Wandnähe bis heute unerforscht, d. h. es fehlt an gesicherten Messungen von turbulenten Strömungseigenschaften in Wandnähe für Strömungen mit ut>0,2 m/s. Herkömmliche LaserDoppler-Messungen mit d ~ 50 µm sind bezüglich ihrer normierten Messvolumengröße d+ > 10 für Messungen in Wandnähe gleichfalls nur sehr begrenzt geeignet, d. h. sie können nur für lokale, mittlere Geschwindigkeitsmessungen Einsatz finden, wenn sehr hohe Re-Zahlen angestrebt werden. Aufgrund der oben erwähnten Probleme soll in dem vorliegenden Forschungsvorhaben eine spezielle LDA-Messtechnik zur Anwendung gebracht werden. Ihr Einsatz ermöglicht Geschwindigkeitesprofilmessungen mit hoher Ortsauflösung, die praktisch nur durch die erreichbare Signalqualität begrenzt ist. Erlangt wird damit eine Ortsauflösung von 5 µm, d. h. Dy+<1 bis zu ut ~ 1 m/s. Detaillierte mittlere Geschwindigkeits- und Turbulenzmessungen sowie Messungen der Wandschubspannung sollen mit dem Messverfahren für turbulente Kanal- und Rohrströmungen sowie in Wandgrenzschichten unter Anwendung eines Strömungskanals, der mit Berechnungsindexanpassung arbeitet, durchgeführt werden.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Stefan Becker