Studentische Arbeiten und Assistenten

Der Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die messtechnische Erfassung der Temperatur- und Geschwindigkeitsfelder in drei Querschnitten der Flugzeugkabine des Versuchsträgers Do728 des Deutschen Zentrums für Luft und Raumfahrt e.V. (DLR) in Göttingen. Der Versuchsträger ist ein Flugzeug für 70 Passagiere mit einer externen Klimaanlage zum Testen verschiedener Klimafälle. Unter Verwendung von einem Array aus Thermoelementen wurden die Temperaturfelder gewonnen. Mithilfe von Rauchvisualisierung und Particle Image Velocimetry unter Verwendung heliumgefüllter Seifenblasen als Impfpartikel konnten die Geschwindigkeitsfelder ermittelt werden. Die gewonnen Messdaten wurden analysiert und bilden die Basis einer Validierungsdatenbank für numerische Berechnungen sowie eine Vergleichsdatenbank für den thermischen Komfort.

This work deals with the automatic generation of special soap bubbles for the purpose of flow visualization and measurement inside the "Barrel of Ilmenau". This facility represents the world-wide biggest experiment of free thermal convection of air in a large enclosure. In order to investigate the strongly turbulent flow field by the use of an extended three dimensional particle tracking velocimetry (3D PTV) technique, the air has to be seeded with small, neutrally buoyant tracer particles. These flow markers can be small soap bubbles filled with a lighter-than-air gas to compensate the bubble's mass. Bubbles produced by conventional systems have a relatively short lifetime, so Langrangian-measurement is limited. This work describes the construction und the first testing of an alternative bubble generation system using a special bubble fluid.

Die vorliegende Bachelor-Arbeit befasst sich mit der Untersuchung und Auslegung eines Kühlsystems eines kompressoraufgeladenen BMW M3 der Firma G-Power. Mit zunehmender Leistungsdichte stößt das Serienkühlsystem an seine Grenzen und muss erweitert werden. Dazu wurden zunächst ein Serien- und ein aufgeladenes Fahrzeug (SK II - Stufe mit 600 PS) vermessen und so Rückschlüsse auf die Kühlleistungen getroffen. Berechnungen für zwei Zusatzwasserkühler und der Bau eines Prototypensystems folgten. Dieses konnte anschließend an dem SK II - Fahrzeug validiert werden. Ein Verbesserungseffekt ist deutlich sichtbar und das SK II - System besitzt nun wieder deutlich Reserven. Die gemachten Erkenntnisse zeigen zudem weitere Verbesserungsmöglichkeiten.

Dreidimensionale Particle Tracking Velocimetry (kurz 3D-PTV) stellt eines der vielseitigsten Werkzeuge zur Bestimmung des Geschwindigkeitsfeldes einer Strömungen dar. Basierend auf der Bildanalyse einer synchronisierten und kalibrierten Mehrkameraanordnung können die Raumkoordinaten bestimmter Messpunkte mithilfe fundamentaler geometrischer Bedingungen gefunden werden. Da die eindeutige Zuordnung von Markierungspartikeln die Grundlage für die Bestimmung Lagrange'scher Geschwindigkeitsvektoren bildet, muss bei der Auswahl der Partikel ein Kompromiss aus Sichtbarkeit und Auflösung des Geschwindigkeitsfeldes, beide Abhängig von der Größe der Partikel, eingegangen werden. In der vorliegenden Arbeit wird der Einsatz eines vier Kamera 3D-PTV Systems in einer quaderförmigen Konvektionszelle beschrieben. Hierzu soll das bestehende Hardwaresystem zur Anwendung einer neuen, open-source basierenden Software der ETH-Zürich angepasst werden, die in Zunkunft komplett unabhängige Untersuchungen an der Technischen Universität Ilmenau ermöglichen soll. Die Software wurde bisher vorwiegend in kleinen Versuchsmaßstäben verwendet und musste für das neue Beobachtungsvolumen von 4,0 x 2,8 x 3,5 mџ, ensprechend etwa 40 mџ, eingerichtet werden. Die wesentlichen Arbeitsschritte zur Implentierung der Software beinhalteten a) die Kalibrierung des Systems, b) die Validierung dieser mithilfe verschiedener Experimente mit Angabe der möglichen Genauigkeit des Systems im Raum bei der Ortskoordinatenbestimmung sowie c) ein Abschlusstest, bei dem mithilfe von warmwasserdurchströmten Kapillarrohrmatten eine Raumluftströmung erzeugt und mit Heliumballons verfolgt wurde. All diese Experimente standen unter dem Gesichtspunkt, die Software im "Ilmenauer Fass", dem weltweit größten Rayleight-Bénard Experiment, einzusetzen zu können. Bei diesem Experiment werden durch das einstellbare Aspektverhältnis Beobachtungsvolumina von bis zu 250 mџ erreicht. Dies stellen Novum und Herrausforderung beim Einsatz der Software dar.

Lorentzkraft-Anemometrie (LKA) ist eine Technik für die berührungslose Messung der Durchflussmenge von elektrisch leitfähigen Medien. Sie basiert auf der Messung der Kraft, die auf ein Magnet-System ausgeübt wird, wenn elektrisch leitfähige Stoffe (wie z. B. flüssiges Metall) durch jenes vom Magnetsystem erzeugte magnetische Feld strömen. In unserem Fall, ein durch Permanentmagneten erzeugtes. Diese Arbeit präsentiert Testmessungen mit einem Lorentzkaft Anemometer in einem Sekundäraluminium-Schmelzwerk. Die Durchflussmessungen wurden in einem offenen Kanal, in dem Aluminiumschmelze von einem Schmelzofen zu einem Gießofen transportiert wird, durchgeführt. Die Versuchsabläufe und die erhaltenen Daten werden beschrieben. Weiterhin ist die Produktionsumgebung für Sekundäraluminium dargestellt und die grundlegenden physikalischen Prinzipien der LKA-Technik sind diskutiert. Mit den aufgezeichneten Daten wird eine Kalibrierungsfunktion vorgestellt.