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Prof. Dr.-Ing. Christian Cierpka

Fachgebietsleiter

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INHALTE

Forschungsschwerpunkt Magnetofluiddynamik

Die Magnetofluiddynamik (MFD) befasst sich mit den Wechselwirkungen zwischen elektrisch leitfähigen Fluiden wie Metallschmelzen, Elektrolyte oder auch Glasschmelzen und von elektromagnetischen Feldern. Von wissenschaftlichen und anwendungsorientierten Interesse ist hierbei besonders die Kraftwirkung, die elektromagnetische Felder auf bewegte leitfähige Fluide ausüben. Strömt zum einen eine Metallschmelze durch ein von außen aufgeprägtes statisches Magnetfeld, so werden in der Schmelze elektrische Wirbelströme induziert, welche in Rückkopplung mit dem Magnetfeld sogenannte Lorentzkräfte in der Schmelze generieren. Diese Lorentzkräfte üben eine geschwindigkeitsproportionale Bremswirkung auf die Schmelze aus. Anschaulich entsprechen sie den Rückstellkräften der Magnetfeldlinien, die durch die Schmelze in Strömungsrichtung leicht durchgebogen werden. Eine bekannte metallurgische Anwendung sind elektromagnetische Bremsen, die in der Stahlherstellung eingesetzt werden. Andererseits kann durch äußere zeitabhängige Magnetfelder der Strömungszustand in der Schmelze über die eingekoppelten Lorentzkräfte beeinflusst werden. In der Metallurgie werden solche Felder eingesetzt, um Schmelzen berührungsfrei zu fördern (elektromagnetische Pumpen), zu homogenisieren (elektromagnetische Rührer) oder auch freie Oberflächen zu formen (elektromagnetische Levitation). Die MFD-Forschungsaktivitäten des Fachgebiets sind gebündelt im DFG-Graduiertenkolleg „Elektromagnetische Strömungsmessung und Wirbelstromprüfung mittels Lorentzkraft“ (GRK 1567). Hauptziele sind hierbei die wissenschaftliche Erforschung der Lorentzkraft-Anemometrie zur berührungsfreien Durchflussmessung und lokalen Geschwindigkeitsmessung in Flüssigmetallschmelzen und Elektrolyten und die technische Entwicklung von entsprechenden Messgeräten, den sogenannten Lorentzkraft-Anemometern, für metallurgische Anwendungen. Ein weiterer Schwerpunkt bildet die Entwicklung von berührungsfreien Strömungskontrollsystemen, bei denen die elektromagnetische Strömungsmessung und die Strömungsbeeinflussung mittels Lorentzkräften miteinander kombiniert werden.