Hochauflösendes Hochgeschwindigkeits-Bildgebungssystem zur Strömungsphysikforschung

• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik, Technische Thermodynamik und Thermische Energietechnik
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566052364

Das Institut für Strömungsmechanik (ISM) treibt seine wegweisende Forschung in den Bereichen Unterschall- und Hyperschallströmungen, Strömungskontrolle und -optimierung, Mehrphasenströmungen sowie der Entwicklung innovativer Messtechniken voran. Dank der Expertise seiner Mitarbeitenden und hochmoderner Einrichtungen ist das ISM bestens aufgestellt, um seine führende Rolle in diesen Forschungsfeldern weiter auszubauen. Um die Spitzenforschung nachhaltig zu fördern, besteht jedoch ein dringender Bedarf an einem hochmodernen Messsystem, das räumlich und zeitlich hochauflösende Untersuchungen ermöglicht. Ziel dieses Antrags ist es, die vielfältige Forschung des ISM durch die Beschaffung eines Systems zu stärken, das ein breites Spektrum an Anforderungen abdeckt. Derzeit sind mehrere Forschungsprojekte am ISM durch das Fehlen eines hochauflösenden und hochgeschwindigkeitsfähigen Bildgebungssystems eingeschränkt. Forschende untersuchen beispielsweise die Strömungskontrolle und die turbulente Entwicklung in Scher-, Grenz- und Nachlaufschichten, die bei Fluid-Struktur-Wechselwirkungen in aerodynamischen und biologischen Strömungen auftreten. Diese Arbeiten erfordern präzise Statistiken höherer Ordnung zur Bewertung turbulenter Eigenschaften sowie die Verfolgung kohärenter Strömungsstrukturen. Die verfügbaren Messsysteme des ISM erfüllen diese Anforderungen jedoch nicht mit der notwendigen Genauigkeit und unterstützen keine hochauflösende Fluidverfolgung. Zudem streben die Forschenden des ISM an, die Massenablagerung sowie den Phasenwechsel dispergierter Phasen auf von Wolken umgebenen Körpern sowohl räumlich als auch zeitlich detailliert zu untersuchen. Die vorhandenen Messsysteme bieten jedoch nicht die erforderliche Auflösung, um die Bewegung und Masse der dispergierten Phase präzise zu erfassen. Im Bereich der Hyperschallströmungen entwickelt das ISM Methoden zur Modifikation von Grenzschichten, um die strukturellen und thermischen Belastungen von Hyperschallfahrzeugen zu reduzieren. Hier besteht die Herausforderung, während der kurzen Testlaufzeiten ausreichend präzise Daten zu erfassen. Darüber hinaus arbeitet das ISM an innovativen Messtechniken wie zeitlich auflösenden temperatur- und druckempfindlichen Farben (TSP/PSP) für Anwendungen mit niedrigen und hohen Machzahlen, Verfahren zur Massenerfassung in dispergierten Phasen und optischen Velocimetrie-Methoden für Hyperschallströmungen. Diese Ansätze setzen jedoch hochauflösende und hochgeschwindigkeitsfähige Bildgebung voraus. Angesichts der wachsenden Anforderungen wird die Anschaffung eines hochauflösenden Hochgeschwindigkeits-Bildgebungssystems namens HIP beantragt. HIP wird modernste, zeitlich und räumlich vollständig aufgelöste Messtechniken ermöglichen und die Entwicklung neuer Messmethoden unterstützen. Das System wird entscheidend zur Weiterentwicklung der Strömungsphysikforschung am ISM beitragen und die Spitzenposition des Instituts stärken.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Raumzeitlich hochauflösendes Bildgebungs- und Messsystem
• Gerätegruppe: 2440 Hilfseinrichtungen und spezielle Meßgeräte für Wind- und Wasserkanäle und Anlagen des Wasserbaus
• Antragstellende Institution: Technische Universität Braunschweig
• Leiter: Professor Dr.-Ing. David Emory Rival