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studentische Arbeiten

abgeschlossene studentische Arbeiten

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Erstellt: Tue, 11 May 2021 23:39:25 +0200 in 0.0427 sec


Sachs, Sebastian;
Freie Konvektionsprozesse und resultierende Massendifferenzen in Präzisions-Komparatorwaagen. - Ilmenau. - 122 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Im Zuge der steigenden Präzision bei der Wägung von sphärischen 1 kg Masseprototypen gewinnen natürliche Konvektionsprozesse als Quelle systematischer Messabweichungen an Bedeutung. Marginale Temperaturdifferenzen, die zwischen dem Messobjekt und der Umgebung in der Größenordnung weniger Millikelvin vorliegen, beeinflussen das Messergebnis im Mikrogrammbereich. Die vorliegende Masterarbeit thematisiert die thermisch getriebenen Strömungen vor dem Hintergrund der resultierenden Kraftwirkung auf den Massestandard. Auf der Basis von direkten numerischen Simulationen erfolgt die Abstrahierung des Strömungsproblems zunächst zweidimensional unter Anwendung der spektralen Elementmethode. Untersucht wird die ungehinderte Konvektion um den frei in der Ebene positionierten Massestandard in einem quadratischen Rechengebiet für Rayleighzahlen im Bereich von Ra ≤ 4590. Im Kontext einer Parameterstudie werden Randbedingungen und geometrische Einflussgrößen variiert. Zu den wesentlichen Ergebnissen dieser Ausarbeitung gehört die Darstellung der systematischen Messabweichung in Abhängigkeit der vorliegenden Rayleighzahl bzw. Temperaturdifferenz. Die numerischen Berechnungen zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit vorangegangenen Messergebnissen im Bereich kleiner Rayleighzahlen, während Unterschiede für steigende Temperaturdifferenzen zunehmen. Weiterhin liegt der Fokus auf der gezielten Strömungsbeeinflussung mithilfe von zusätzlichen Objekten, die oberhalb des Masseprototypen positioniert werden. Neben einer signifikanten Reduzierung der Aufwindkraft wird die vollständige Kompensation der Messabweichung durch die Variation der Randbedingungen und Geometrie der Hindernisse nachgewiesen. Ergänzende Betrachtungen präsentieren eine dreidimensionale Auflösung der Konvektionsstrukturen in einem würfelförmigen Fluidraum. Durch die Implementierung von rotationssymmetrischen Randbedingungen in ein planares Modell wird eine gesteigerte Konvergenz zu den räumlichen Berechnungen erzielt. Die gewonnenen Erkenntnisse liefern einen Beitrag zur Kompensation der konvektiven Mechanismen in realen Hochpräzisionsmessvorrichtungen.



Zinchenko, Georgy;
Investigation of electron spin transport in small-scale vorticity flows. - Ilmenau. - 48 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Eine der Möglichkeiten, Elektrizität aus einem leitenden Fluidstrom wie einem flüssigen Metall mit frei beweglichen Ladungsträgern zu erzeugen, ist die spinhydrodynamische Methode. Dieses Verfahren basiert auf der Kopplung der lokalen Wirbelstärke einer Strömung an die Spins der Elektronen, d. h. ihres inneren Drehimpulses. Motiviert durch kürzlich in Ilmenau und Japan durchgeführte Experimente zu dieser spinhydrodynamischen Kopplung untersuchen wir laminare Strömungskonfigurationen im Detail. In dieser Masterarbeit werden analytische Ergebnisse für laminare Strömungen bei verschiedenen Geometrien und die resultierenden Spannungen gewonnen. In kartesischer Geometrie wurden die ebene Poiseuille Strömung bzw. die Strömung durch einen rechteckigen Kanal untersucht. Es zeigte sich, dass die elektrische Spannung in einem Kanal mit quadratischem Querschnitt ihren Maximalwert annimmt. Die erzeugte Spannung nimmt in einem Rohr fast den gleichen Wert an. Die Deanströmung, eine Strömung in einem helikal geformten Rohr, wird ebenfalls ausführlich besprochen. Der Radius einer Krümmung in der Dean-Strömung hat jedoch keinen Einfluss auf den mittleren elektrischen Strom in axialer Richtung und auf die elektrische Spannung. Das bedeutet, dass die Ergebnisse für die Rohrströmung und für die Dean-Strömung gleich sind. Unter Verwendung des Zusammenhangs zwischen Spinstrom und elektrischem Strom wurde eine elektrische Spannung gefunden, die eine Funktion der mittleren Geschwindigkeit und der geometrischen Größe eines Kanals ist. Die erhaltenen Analyseergebnisse zeigten eine gute übereinstimmung mit den experimentellen Daten für alle untersuchten Geometrietypen.



Vieweg, Philipp Patrick;
The impact of different velocity and temperature boundary conditions on turbulent superstructures in Rayleigh-Bénard convection. - Ilmenau. - 88 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Diese Masterarbeit präsentiert hochaufgelöste direkte numerische Simulationen, welche mittels des Nek5000 Spektralelement-Solvers zur Untersuchung des Einflusses verschiedener Geschwindigkeits- und Temperaturrandbedingungen auf turbulente Superstrukturen in Rayleigh-Bénard Konvektion in einer periodischen Domäne mit quadratischem Querschnitt und einem Aspektverhältnis von \Gamma = 60 durchgeführt werden. Abgesehen vom Einfluss der no-slip und free-slip Randbedingungen, sowie der Randbedingungen konstanter Temperatur und konstanter Wärmestromdichte, wird auch die Abhängigkeit von der Rayleigh-Zahl im Bereich von Ra = 10^{4} - 10^{6} für das schwach-nichtlineare sowie das turbulente Regime erforscht. Die Prandtl-Zahl ist mit Pr = 1 festgelegt. Neben der Analyse von vertikalen Profilen von Durchschnitts- und Fluktuationsgrößen wird auch das Auftreten von turbulenten Superstrukturen, insbesondere in der Mittelebene zwischen oberer und unterer Platte, im Orts- und im Fourier-Raum untersucht und quantifiziert. Allgemein zeigt eine Variation der Temperaturrandbedingung einen enormen Einfluss, während sich die Variation der Geschwindigkeitsrandbedingung weniger stark auf die Strukturbildung auswirkt. Analytische Ergebnisse im Rahmen der linearen Stabilitätstheorie von Rayleigh-Bénard Konvektion sagen signifikante Unterschiede bezüglich der verschiedenen betrachteten Temperaturrandbedingungen voraus. Wie herausgefunden wird, bestehen diese Unterschiede auch fernab vom Einsatzpunkt der Konvektion noch fort, da die beobachteten turbulenten Superstrukturen eine große Ähnlichkeit zu den Strukturen am Einsatzpunkt der Konvektion aufweisen. Die Untersuchung der Felder von Temperatur und vertikaler Geschwindigkeit offenbart eine Ausrichtung der Superstrukturen an den lateralen Grenzen in jeder einzelnen Simulation mit der Randbedingung der konstanten Wärmestromdichte. Dieser finale Strömungszustand wird nach sehr langen Simulationen in der Größenordnung von 10^{4} Freifallzeiten erreicht. Das überraschende Ergebnis dieser Masterarbeit ist die Beobachtung von großskaligen Temperaturstrukturen für den Fall der Randbedingung der konstanten Wärmestromdichte für alle untersuchten Rayleigh-Zahlen.



Sanjari, Seyed Loghman;
Simulation of static and moving magnetic obstacles in liquid metals. - Ilmenau. - 58 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

In dieser Arbeit wird die numerische Untersuchung einer druckgetriebenen Strömung in einem rechteckigen Kanal vorgestellt, die zusätzlich durch eine oszillatorische Bewegung von zwei Dauermagneten unterhalb und oberhalb des Kanals beeinflusst wird. Motiviert durch frühere Arbeiten anderer Forscher, die versucht haben, eine Analogie zwischen einer hydrodynamischen Strömung um einen Zylinder und einem leitenden Fluid zu finden, das durch ein lokalisiertes Magnetfeld (magnetisches Hindernis) fließt, ist es das Ziel in der vorliegenden Arbeit herauszufinden, ob die MHD-Strömung um bewegte magnetische Hindernisse Ähnlichkeiten mit der Strömung eines oszillierenden Zylinders aufweist. Ergebnisse dieser Art von Simulationen können für Anwendungen interessant sein, z.B. für das effiziente Mischen von Partikeln in Metallschmelzen. Um die definierten Ziele zu erreichen, wird ein im Institut verfügbarer paralleler FORTRAN-Code auf Finite-Differenzen-Methode verwendet, um die magnetohydrodynamischen Gleichungen mit den entsprechenden Randbedingungen zu lösen. Um ein besseres Verständnis des Strömungsverhaltens zu erhalten und den Code zusätzlich zu validieren, werden zuerst die räumlichen Verteilung von Geschwindigkeit und Wirbelstärke für zwei Fälle, Re = 400, Ha = 70 und Re = 900, Ha = 90 unter der Wirkung eines unbewegten magnetischen Hindernisses, vorgestellt und ausführlich besprochen. Während die Schwingungsamplitude als konstant angenommen wird, wird der Effekt der harmonischen Bewegung der Magneten für einen weiten Frequenzbereich untersucht. Der auffälligste Unterschied für Re = 400 tritt bei f 0.03 auf, bei dem die laminare Strömung nach einer langen Konvektionszeit trotz der geringen Reynoldszahl, in ein turbulentes Regime übergeht. Die Abhängigkeit der Lorentzkraft in Strömungs- und Spannungsrichtung von der Oszillationsfrequenz als Äquivalent zur Widerstands- und Auftriebskraft in hydrodynamischen Strömungen um einen Zylinder wird ebenfalls gefunden. Weiterhin wird gezeigt, dass sich das Verhalten dieser Abhängigkeit für die Strömung um einen Zylinder und die MHD-Strömung um bewegte magnetische Hindernisse ähneln. Andererseits sind bei Re = 900 die turbulenten bursts weit hinter dem magnetischen Hindernis in allen Fällen zu sehen. Weiterhin wird ein neues Nachbearbeitungsverfahren (Proper Orthogonal Decomposition) durchgeführt, um die kohärenten Strukturen zu extrahieren. Interessanterweise haben die dargestellten POD-Modi niedriger Ordnung eine gute Ähnlichkeit mit den bekannten POD-Strömungsmodi um Staukörper.



Wissinger, Marco;
Experimentelle und numerische Untersuchung von Heatpipes zur Entwärmung von Elektromotoren. - Ilmenau. - 123 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Einsatz von Wärmerohren (Heatpipes) als Wärmeübertragungselemente in einem Elektromotor. Ziel ist es, die komplexen inneren Strömungs- und Transportvorgänge durch ein vereinfachtes Ersatzmodell darzustellen. Die Implementierung in eine aufwendige numerische Strömungssimulation eines realen Elektromotors wird somit ermöglicht. Ausgehend von theoretischen Betrachtungen aus der Literatur werden zunächst einzelne Einflussfaktoren auf die Wärmeübertragungseigenschaften experimentell untersucht. Als relevante Einflussgrößen haben sich die Gravitation, die Gesamtlänge, die Kontaktierung, der Durchmesser und die Biegung herauskristallisiert. Auf der Grundlage der erzielten experimentellen Voruntersuchungen wird ein numerisches Kalibrierungsverfahren verwendet, um damit verschiedene Funktionen zu generieren, welche den thermischen Widerstand der Heatpipe in Abhängigkeit der Einflussgrößen beschreiben. Durch die Berechnung einer effektiven Wärmeleitfähigkeit ist es somit möglich, dem Modell des Wärmerohrs in der Strömungssimulation entsprechende Eigenschaften zuzuweisen, welche die Realität in guter Näherung abbilden. Diese Aussage kann durch den gezogenen Vergleich zwischen den experimentell und simulativ erzielten Temperaturverteilungen im Elektromotor untermauert werden. Letztlich konnte das große Potential der Wärmerohrtechnologie für den Einsatz in den Elektromotoren von ebm-papst bestätigt und ein Modell erzeugt werden, welches im zukünftigen Entwicklungsprozess neuer Motorgenerationen bei ebm-papst eingesetzt werden kann.



Schildhauer, Toni;
Characterisation of microfluidic fuel cells by numerical simulations. - Ilmenau. - 58 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Diese Arbeit zeigt die numerische Simulation einer neuen mikrofluidischen Brennstoffzelle. Aufgrund der niedrigen Reynolds-Zahlen fließen Brennstoff und Oxidationsmittel im laminaren Fluss nebeneinander, ohne durch Advektion vermischt zu werden, jedoch in diffusivem Kontakt. Deshalb wird keine Membran gebraucht, die normalerweise Brennstoff und Oxidationsmittel voneinander trennt. Die erleichtert die Miniaturisierung der Brennstoffzelle. Wegen der hohen theoretischen Leistungsdichte haben mikrofluidische Brennstoffzellen das Potenzial, den immer höher werdenden Energiebedarf tragbarer Geräte, wie Smartphones oder neuer medizinische Diagnosegeräte, zu erfüllen. Obwohl membranlose Brennstoffzellen bereits vor rund 15 Jahren erfolgreich getestet worden, sind sie noch nicht in heutigen Geräten zu finden. Infolge des laminaren Flusses strömt verbrauchter Brennstoff nicht von der Elektrode weg und eine Verarmungsschicht bildet sich entlang der Elektrode aus. Deswegen haben mikrofluidische Brennstoffzellen einen sehr geringen Brennstoffverbrauch und eine geringe Leistungsdichte. Ein neues Brennstoffzellen-Design mit einem gekrümmten Kanal soll den Effekt der Verarmungszone vermindern. Sekundärströmungen, sogenannte Dean-Wirbel, entstehen in gekrümmten Kanälen und sind in der Lage verbrauchten Brennstoff weg von der Elektrode zu transportieren und zeitgleich frischen Brennstoff hin zur Elektrode zu bewegen. Ein Modell der existierenden gekrümmten Brennstoffzelle wird in der kommerziellen Software Comsol angefertigt. Dazu werden das verwendete numerische Netz und das mathematische Modell der physikalischen und elektrochemischen Vorgänge getestet und überprüft. Des Weiteren wird der Einfluss der Dean-Strömung auf die Brennstoffzelle untersucht. Eine Parameterstudie dient dem Finden optimaler Parametereinstellungen für kommende Experimente. Dabei werden der Volumenströme, Konzentrationen und die Querschnittsfläche des Kanals geändert und deren Einfluss auf die Brennstoffzellenleistung analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass der gekrümmte Kanal eine deutliche Verbesserung zum normalen geraden Kanal ist. Jedoch ist das bestehende Brennstoffzellen-Design nicht optimal, um die Vorzüge der Dean-Strömung in einer mikrofluidischen Brennstoffzelle aufzuzeigen. Basierend auf den erlangten Ergebnissen werden Vorschläge zur weiteren Verbesserung der Mikrobrennstoffzelle gemacht.



Wen, Gui;
Untersuchung zur Strukturbildung und -dynamik in Rayleigh-Bénard-Konvektion bei großem Aspektverhältnis. - Ilmenau. - 89 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

In der vorliegenden Arbeit wurde die Einfarben-laserinduzierte Fluoreszenz (Rhodamin B) und Zweifarben-laserinduzierte Fluoreszenz (Rhodamin B und Fluorescein-Dinatrium) erfolgreich zur Messung von Temperaturfeldern in turbulenter Rayleigh-Bénard-Konvektion bei großem Aspektverhältnis mit Wasser angewendet. Diese Studie beschäftigt sich mit der Untersuchung zweidimensionaler großskaliger Strömungsmuster und ihrer Dynamik in horizontalen Ebenen. Das Experiment besteht aus einer Konvektionszelle, Kühl- und Heizplatte, einem Lasermodul, Kameras, einem Strahlteiler und einer Bildverarbeitungssoftware. Als Temperatur-Tracer wurden Rhodamin B und Fluorescein-Dinatrium eingesetzt. Die Spektren der Fluoreszenzintensität werden geprüft und deren Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur bewiesen. Mit der Bildverarbeitungssoftware wird die Kalibration von Temperaturen ermöglicht. Die Rohdaten der Bilder werden mit Hilfe der Software DaVis 8.4 verarbeitet. Die Kohärenzlängen des Strömungsmusters wurden mit der Software ImageJ extrahiert und die Abhängigkeit von der Rayleighzahl untersucht.



Rayya, Ali;
Numerische Untersuchungen einer Öl-Wasser-Strömung in einem horizontalen Rohr. - Ilmenau. - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

In der heutigen Zeit sind experimentelle Untersuchungen sehr zeitaufwendig sowie kostenintensiv. Aus diesem Grund gewinnt der Einsatz von Simulationssoftware mehr an Bedeutung. Die allgemeine Entwicklung der letzten Jahre im Bereich Software und Hardware hat sich sehr vorteilhaft auf die Genauigkeit, die Flexibilität und der Berechnungszeit von Simulationsvorgängen ausgeübt. Gegenwärtig ist deshalb der Einsatz von Simulationssoftware weit verbreitet, welche auch in dieser Abschlussarbeit verwendet werden. Diese Masterarbeit umfasst die Untersuchung der Mehrphasenströmung in einem Rohr mit Durchmesser von 0,0445 m und Länge 1,1125 m. Dabei erfolgt der Zustrom der beiden Fluide, Öl und Wasser T-förmig. Die Validierung von Ansys Fluent und Ansys CFX mit der Anwendung des AIAD (Algebraic Interfacial Area Density)-Modells wird für diese Öl-Wasser Mehrphasenströmung vollzogen. Die CFD-Abteilung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) hat in enger Zusammenarbeit mit ANSYS das AIAD-Modell für die Auflösung der Durchdringung bzw. die Wechselwirkung beider Phasen an der Grenzfläche der Mehrphasenströmung entwickelt. Im Rahmen dieser Arbeit werden zunächst 2D-Berechnungen mit verschiedenen Mehrphasenströmungsmodellen sowie mit verschiedenen Öl- und Wasser-Eintrittsgeschwindigkeiten in den beiden Lösern (Fluent & CFX) durchgeführt, um die passenden Modelle in Abhängigkeit von den vorhandenen experimentellen Ergebnissen für eine Öl-Wasser Strömung zu ermitteln. Die Ergebnisse der 2D-Berechnungen zeigen, dass das Euler-Euler Modell (Eulerian-Model) in ANSYS Fluent die Wechselwirkung an der Grenzfläche zwischen den beiden Phasen stärker als die anderen Modelle (VOF, Mixture) berücksichtigt. Das CSF-Modell (Surface Tension Model) in ANSYS CFX spielt eine große Rolle, um die Wechselwirkung an der Grenzfläche zwischen den beiden Phasen berücksichtigen zu können. Aus diesem Grund werden die 3D-Berechnungen mit dem Euler-Euler Modell in ANSYS Fluent und mit den beiden Modellen (CSF und AIAD) in ANSYS CFX bei verschiedenen Öl- und Wasser-Eintrittsgeschwindigkeiten und verschiedenen Randbedingungen durchgeführt. Danach werden die erreichten Ergebnisse der 3D-Berechnungen in den beiden Lösern (Fluent & CFX) mit den vorhandenen experimentellen Ergebnissen zur Validierung verwendet. Die Ergebnisse der 3D-Berechnungen zeigen, dass das Euler-Euler Modell in ANSYS Fluent und das AIAD-Modell in ANSYS CFX, die Öl-Wasser Strömung im horizontalen Rohr modellieren können. Allerdings ist die Anwendung des AIAD-Modelles in ANSYS CFX gegenüber dem Euler-Euler Modell in ANSYS Fluent vorteilhaft, da das AIAD-Modell die turbulenten Strukturen an der Grenzfläche zwischen dem Öl und dem Wasser besser als das Euler-Euler Modell in ANSYS Fluent auflöst.



Muravyev, Pavel;
Flüssigmetallbatteriemodellierung mit Comsol-Multiphysics. - Ilmenau. - 29 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Die Flüssigmetallbatterie ist ein günstiger und gut skalierbarer Energiespeicher mit hoher Lebensdauer und wird deshalb auch in Zukunft weiter erforscht werden. Die für die Simulationen genutzten mathematischen Modelle beschreiben einige relevante Prozesse, die in dem betrachteten Dreischichtensystem stattfinden. Allerdings berücksichtigt dieses Modell noch nicht alle für eine detaillierte Berechnung notwendigen Mechanismen, weswegen es einer Erweiterung der mathematischen Modelle, um die noch nicht beschriebenen Prozesse, bedarf. Als Beispiel sei hierfür der Ionentransfer genannt, der bereits von Mutschke [Mut13] in einem mathematischen Modell berücksichtigt wurde und auch in zukünftigen Untersuchungen eine wichtige Rolle einnehmen wird. In dieser Arbeit ist in Abschnitt 2.4 ein derartiges mathematisches Modell erfolgreich erstellt worden. Weiterhin wurde eine Simulation in dem Programm COMSOL-Multiphysics durchgeführt, um das Leistungsvermögen des Programms im Hinblick auf die untersuchten Probleme zu bewerten. Das Programm stellt viele erweiterbare Module, inklusive Chemical Reaction Engineering Module, Chemical Reaction Engineering Module, bzw. Chemical Species Transport zur Verfügung, und bietet sich für die weitere Arbeit mit Dreischichtensystemen an. Für die Vereinfachung der Simulation wurden einige Annahmen getroffen. Diesbezüglich sind insbesondere die Temperaturunabhängigkeit aller physikalischen Größen außer der Dichte, die ideale thermische und elektrische Isolierung der vertikalen Wände, die konstante Größe der Schichtendicke und die Undurchlässigkeit der Übergangsgrenzen zwischen den Schichten zu nennen. Die vollständige Liste der getroffenen Annahmen ist im Abschnitt 3.2 beschrieben. Die für die Simulation benötigten Parameter sind den Publikationen von Shen und Zikanov [SZ16] und Köllner et al. [KBS17] entnommen worden. Das Modell wird in einer axialsymmetrischen Darstellung erstellt, um die Berechnungseffizienz zu erhöhen. Die Strömungsprozesse werden mit dem Turbulenzmodell RANS-Type SST beschrieben und die Ohmsche Erwärmung ersetzt die Wärmequelle in der Elektrolytschicht. Die Ergebnisse der Simulation sind zeitabhängig. In der Anoden- bzw. der Elektrolytschicht werden Konvektionsbewegungen beobachtet, die durch Temperaturunterschiede in den Schichten erzeugt wurden. Diese Ergebnisse entsprechen denen vergleichbarer Studien. Die für diese Arbeit entwickelte Simulation berücksichtigt nicht die elektromagnetischen Prozesse, die in der Zelle ablaufen. Aus diesem Grund ist sie nur ein erster Schritt, der im Rahmen zukünftiger Studien weiterentwickelt werden muss. Hierfür können beispielsweise zunächst können die elektromagnetischen Prozesse und der Ionentransfer in der Simulation berücksichtigt und die Temperaturabhängigkeit anderer physikalischer Größen eingeführt werden. Abschließend bleibt festzuhalten, dass die Erweiterung der in dieser Arbeit entwickelten Simulation um die elektromagnetischen Prozesse besonders wichtig ist, weil durch diese Vorgehensweise viel mehr Materialeigenschaften berücksichtigt werden., weil durch diese Vorgehensweise viel mehr Materialeigenschaften berücksichtigt werden.



Koliada, Alina;
Statische Untersuchung von Geschwindigkeitszeitreihen in einer turbulenten Konvektionsströmung bei einer Rayleighzahl von Ra=6*10^11. - Ilmenau. - 75 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

In der vorliegenden Arbeit wurde eine statistische Untersuchung von Geschwindigkeitszeitreihen durchgeführt. Diese Messdaten wurden mit einem neuartigen Pappus-Sensor, der für die Messung der Wandschubspannung und der Komponenten des Wandschubspannungsvektors angewendet werden soll über der beheizten Bodenplatte im "Ilmenauer Fass" aufgenommen. Die neuartigen optischen Messungen erfolgten im Zentrum der Bodenplatte in einer turbulenten Konvektionsströmung bei einer Rayleighzahl von Ra=6*10^11 im "Ilmenauer Fass". Für die Arbeit wurden drei Messreihen mit jeweils 10000 Bildern und die Kalibrierdaten des Sensors zur Verfügung gestellt. Auf den Fotos wurde die Bewegung des Sensors innerhalb von 333 s für jede Messung in einer turbulenten Konvektionsströmung untersucht. Die Bilder wurden in Matlab bearbeitet und die Koordinaten der Mittelpunkte des Sensors und des Referenzpunkts berechnet. Da die berechneten Mittelpunkte des Sensors und des Referenzpunkts in kleinen Zeitabständen schwankten, wurde für diese schwankenden Koordinaten der gleitende Mittelwert ermittelt (dementsprechend beträgt das Zeitintervall für den Referenzpunkt 3,3 s, respektive für den Sensor 0,1 s). Weiter wurde aus diesen Daten mit Hilfe zweier Methoden (Interpolation und Lösungsellipse) die horizontale Geschwindigkeitskomponente der Strömung und der Ausschlagwinkel des Sensors berechnet. Bei der Analyse der Ausschlagwinkel des Sensors über der Zeit wurden große und plötzliche Sprünge im Signal gefunden. Deswegen musste dieses Signal nachbearbeitet werden. Die Sprünge wurden detektiert und durch Werte aus einer quadratischen Interpolation der benachbarten Datenpunkte ersetzt. Danach wurde eine statistische Analyse der Wahrscheinlichkeitsdichteverteilung der Winkel durchgeführt. Weiterhin wurden die Geschwindigkeit, Fluktuationen der beiden horizontalen Geschwindigkeitskomponenten und deren Wahrscheinlichkeitsdichteverteilung analysiert. Die Fluktuation beschreibt die Abweichung der Momentangeschwindigkeit von der linearen Funktion des Zeitmittels. Daraus lässt sich bestimmen, dass der Sensor ziemlich stark fluktuiert. Dies wiederum gibt Auskunft über das Vorhandensein einer großskaligen Zirkulation im Fass, die sich dreht und oszilliert. Weiterhin wurde die Wandschubspannung unter folgenden Annahmen berechnet: Es wurde approximiert, dass der Sensor im linearen Teil des Geschwindigkeitsprofils bleibt, während die reale Sensorhöhe größer als die Grenzschichtdicke ist ([Delta]_= 4,9 mm und l_s=12 mm). Idealerweise sollte der Sensor nicht höher als die Grenzschichtdicke sein. In dieser Arbeit und im Experiment wurden die elastischen Eigenschaften des Stabes des Sensors nicht berücksichtigt und dieser wurde als ideal steif angenommen. Für zukünftige Messungen sind eine Berücksichtigung dieser, sowie eine entsprechende Kalibrierung unabdingbar. Für das Experiment und die Auswertung wurde die Annahme getroffen, dass der Stab sich linear verbiegt. Momentan lässt sich folglich die Wandschubspannung mit der untersuchten Methode nicht exakt bestimmen. Die hier genutzte Methode zur Messung der Wandschubspannung ist deshalb beschränkt gültig und der auftretende systematische Fehler kann folglich nicht genau bestimmt werden. Hierzu müsste die Kraft auf den Sensor über die Länge dieses integrieren werden, um bei Kenntnis der Steifigkeit eine Auslenkung ermitteln zu können. Die Steifigkeit des Sensors ist jedoch unbekannt und kann auch mathematisch nicht berechnet werden. Zukünftig müsste der Sensor noch kleiner gemacht werden, um diese Fehler zu minimieren. Je näher man mit einem solchen Sensor an der Wand messen kann, desto kleiner ist der Fehler. Die Untersuchung der Eigenschaften der viskosen Grenzschicht war aufgrund der Randbedingungen dieser Arbeit nicht möglich.