Hochgeschwindigkeitskamerasystem zur Erforschung thermofluider Systeme (Erneuerung)

• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik, Technische Thermodynamik und Thermische Energietechnik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 584581002

Das Hochgeschwindigkeitskamerasystem soll zur Erfassung dynamischer Prozesse in chemisch reagierenden Strömungen eingesetzt werden. Der Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung thermochemischer Hochtemperatur-Energiekonvertierungsprozesse unter Nutzung optischer und laserdiagnostischer Messmethoden. Diese Methoden werden derzeit vom Antragsteller auch auf andere Forschungsfelder wie elektrochemische und katalytische Systeme übertragen. Mithilfe der Hochgeschwindigkeitskameras sollen turbulente Strömungsfelder von ein- sowie zweiphasigen Strömungen gemessen werden, ebenso Temperaturfelder der kontinuierlichen Gas- sowie von dispersen Partikelphasen, Wandtemperaturen, Topologien von Reaktionszonen und geometrische Eigenschaften disperser Partikel. Dabei kommen die Particle Image Velocimetry (PIV), die Particle Tracking Velocimetry (PTV), die Pyrometrie, die laserinduzierte Fluoreszenz (LIF), die laserinduzierte Phosphorthermometrie, das Schattenwurfverfahren (DBI) und die Schlieren-Messmethode zum Einsatz. Diese Methoden wurden vom Antragsteller in den vergangenen zwei Jahrzehnten teils weiterentwickelt und auf neue Anwendungsfelder adaptiert. Sie haben zu einem besseren Verständnis thermochemischer Energieumwandlungsprozesse beigetragen, das für die wissensbasierte Entwicklung von nachhaltigen und sauberen Energieumwandlungssystemen zwingend erforderlich ist. Die experimentellen Messdaten der Arbeitsgruppe des Antragstellers tragen wesentlich zur Validierung mathematischer Modelle zur numerischen Simulation thermochemischer Energieumwandlungssysteme bei. Hierzu wurden verschiedene Benchmark-Konfigurationen aufgebaut, die weltweit nachgefragt sind. Um diese Arbeiten erfolgreich fortführen zu können, müssen die vier CMOS-Hochgeschwindigkeitskameras ersetzt werden, da hierfür weder ein Service noch ausreichend Ersatzteile verfügbar sind. Fällt eine der Kameras aus, können die beschriebenen tomographischen und Multiparameter-Messungen nicht mehr durchgeführt werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Hochgeschwindigkeitskamerasystem zur Erforschung thermofluider Systeme (Erneuerung)
• Gerätegruppe: 5430 Hochgeschwindigkeits-Kameras (ab 100 Bilder/Sek)
• Antragstellende Institution: Technische Universität Darmstadt
• Leiter: Professor Dr. Andreas Dreizler