GRK 1567:  Elektromagnetische Strömungsmessung und Wirbelstromprüfung mittels Lorentzkraft

• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik, Technische Thermodynamik und Thermische Energietechnik ; Elektrotechnik und Informationstechnik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 89085041

Systeme zur Strömungsmessung in "kalten Fluiden“ wie Gase und Wasser werden seit Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt. Demgegenüber bildet die Messung von Fließgeschwindigkeiten in "heißen Fluiden“ wie etwa Metall-, Halbleiter- oder Glasschmelzen ein bis heute ungelöstes Problem mit höchster wirtschaftlicher Bedeutung. Eine physikalisch verwandte Herausforderung ist die Detektion tief liegender, mit klassischen Wirbelstromverfahren schwer messbarer Defekte in metallischen Festkörpern.
An der TU Ilmenau werden seit dem Jahr 2004 zwei neue Verfahren, die Lorentzkraft-Anemometrie und die Lorentzkraft-Wirbelstromprüfung, zur Lösung dieser Probleme entwickelt. Beide Verfahren beruhen auf der Messung einer kleinen Lorentzkraft, die nach dem Prinzip actio = reactio auf ein Magnetsystem wirkt, welches mit der zu untersuchenden Substanz interagiert. Forschungsziel des Graduiertenkollegs ist es, auf Grundlage der in Ilmenau geleisteten Vorarbeiten zur ultrapräzisen Kraftmessung, zur Entwicklung hoch genauer Positioniersysteme im Nanometerbereich sowie zu Lösungsverfahren für inverse magnetofluiddynamische Feldprobleme erstmalig diese Kräfte im Bereich von 1e-11 N bis 1 N zu messen und die gesuchten Parameter in Fluiden oder Festkörpern mittels inverser Lösungsverfahren zu berechnen.
Dies soll durch sorgfältig abgestimmte grundlagenorientierte Präzisionsexperimente und numerische Simulationen in den Anwendungen A - Strömungsmessung in Flüssigmetallen, B - Strömungsmessung in Elektrolyten und C - Wirbelstromprüfung in Festkörpern erfolgen. Die Erkenntnisse sollen außerhalb des Graduiertenkollegs in Zusammenarbeit mit Industriefirmen zu praxistauglichen Techniken weiterentwickelt werden.
Das Thema ist für die Graduiertenausbildung sehr gut geeignet, weil die Anwendungen durch die Methoden (MB - Magnet- und Bewegungssysteme, KS - Kraftmesssysteme und Signalverarbeitung, TS - Theorie und Simulation) miteinander verknüpft sind. Das Studienprogramm besitzt drei Alleinstellungsmerkmale. Die Kollegiatinnen und Kollegiaten sollen (1) durch forschungsorientierte Lehrveranstaltungen vertiefte Kenntnisse auf dem Gebiet Computational Engineering erwerben, (2) sich durch projektbezogene Auslandsaufenthalte früh in internationale Kooperationen einbringen, (3) schon während ihrer Promotion projektnah mit der Industrie zusammenarbeiten. Durch sorgfältige Betreuung, Promotionskolloquien, Gästekolloquien und Klausurtagungen soll die Ausbildung der Doktorandinnen und Doktoranden verbessert und die Promotionszeit auf drei Jahre verkürzt werden.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Technische Universität Ilmenau
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Privatdozent Dr. Thomas Boeck; Dr.-Ing. Hartmut Brauer; Professorin Dr. Gabriele Eichfelder; Professor Dr.-Ing. Thomas Fröhlich; Dr.-Ing. Bernd Halbedel; Professor Dr.-Ing. Jens Haueisen; Professor Dr.-Ing. Christian Karcher; Dr.-Ing. Ulrich Lüdtke; Professor Dr.-Ing. Eberhard Manske; Dr. Christian Resagk; Professorin Dr. Edda Rädlein; Professor Dr.-Ing. Klaus Zimmermann
• Sprecher: Professor Dr. Jörg Schumacher