Entwicklung von Methoden zur Partikelbildgebung für wandnahe Strömungen in der Aerodynamik und Bereitstellung von CFD Validierungsdatensätzen in der Aerodynamik

• Antragsteller: Dr.-Ing. Thomas Fuchs
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 574766644

Partikelbildgebungsverfahren sind äußerst leistungsfähige, vielseitige Geschwindigkeitsmessverfahren, die in der Strömungsmechanik weit verbreitet sind. Das Hauptziel in diesem Projekt ist die Weiterentwicklung von Partikelbildgebungsverfahren für wandnahe Strömungsmessungen. Speziell für Anwendungen in der Aerodynamik werden die folgenden Ziele verfolgt: (1) Die Anpassung der defocusing PTV, der stereoskopischen 3D-PTV und der Parallax PTV Technik zur Messung von Strömungen über gekrümmten Oberflächen. (2) Die Durchführung umfassender Messunsicherheitsabschätzungen für diese Techniken unter realistischen Bedingungen. (3) Die Generierung von zuverlässigen Validierungsdatensätzen für CFD-Entwickler in der Aerodynamik. Jede der drei Techniken - defocusing PTV, stereoskopische 3D-PTV und Parallax PTV - hat ihre individuellen Vorteile, sodass sie sich gegenseitig ergänzen. So kann die optimale Technik in Abhängigkeit der experimentellen Randbedingungen wie z.B. optischer Zugang, Oberflächenmaterial und Arbeitsabstand ausgewählt werden. Zusammen können diese Techniken eine Vielzahl von Messaufgaben in der Aerodynamik abdecken. Aufbauend auf den Verbesserungen der drei Techniken sollen wandnahe Strömungsmessungen am sogenannten "Speed Bump"-Modell durchgeführt werden. Der "Speed Bump" ist ein CFD-Validierungsexperiment, welches ein Ablösungsgebiet aufweist, der für numerische Methoden nur schwer vorhersagbar ist. Mit der wandnahen Geschwindigkeitsmessung sollen zuverlässige Informationen über die Strömung in dem Nahbereich der Bump-Oberfläche gewonnen werden. Die Daten werden Wandschubspannungswerte umfassen, die mithilfe eines linearen Fits des Strömungsprofils in der viskosen Unterschicht bestimmt werden. In der Aerodynamik ist eine genaue Kenntnis der Wandschubspannung sehr wertvoll, da sie eine genauere Widerstandsberechnung ermöglicht. Kontinuierliche Verbesserungen experimenteller Methoden als auch von CFD-Methoden sind Schlüsselfaktoren zur Verbesserung der aerodynamischen Entwurfsprozesse.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen