Entwicklung und Anwendung eines Particle-Tracking-Velocimeters zur Untersuchung von groß-skaligen Strukturen in thermischer Konvektion

Lobutova, Elka GND

Entwicklung und Anwendung eines Particle-Tracking-Velocimeters zur Untersuchungvon groß-skaligen Strukturen in thermischer KonvektionIn der vorliegenden Dissertation wurde ein dreidimensionales Particle-Tracking-Velocimeter zur Messungvon Geschwindigkeitsfeldern und Aufnahme von einzelnen Trajektorien in Luft in sehr großenMessvolumina entwickelt und erfolgreich in turbulenter thermischer Konvektion angewendet. Im Fokusdieser Studie stand die Untersuchung der bisher wenig erforschten Strukturbildung in nat¨urlichenKonvektionsstr¨omungen. Das 3D-PTV-System besteht aus vier Kameras, zwei Blitzger¨aten und Bildverarbeitungssoftware.Als Tracer-Partikel wurden heliumgef¨ullte Seifenblasen und heliumgef¨ullte Latexballonseingesetzt. Die r¨aumliche Aufl¨osung und Genauigkeit des Systems wurden mittels einesTestk¨orpers mit bekannter Trajektorie gepr¨uft. Der erste Einsatz des PTV-Systems in einer Rayleigh-B´enard-Zelle mit einem Durchmesser 7,15 m und einer H¨ohe 3,58 m lieferte charakteristische Modender groß-skaligen Zirkulationsstr¨omung außerhalb der Grenzschichten. Aus den aufgenommenen einzelnenPartikel-Trajektorien lassen sich wichtige Daten ¨uber die Luftstr¨omung wie Geschwindigkeitszeitreihenund Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion (PDF) der Geschwindigkeits- und Beschleunigungfluktuationengewinnen.

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Lobutova, Elka: Entwicklung und Anwendung eines Particle-Tracking-Velocimeters zur Untersuchung von groß-skaligen Strukturen in thermischer Konvektion. 2010.

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