Lorentzkraft-Anemometrie ist ein universelles Verfahren zur kontaktlosen
Durchflussmessung elektrisch leitfähiger Fluide. Das Verfahren beruht auf
dem Prinzip der Magnetofluiddynamik, welches besagt, dass durch die
Bewegung eines elektrisch leitfähigen Materials in einem externen
Magnetfeld eine Lorentzkraft entsteht, die der Bewegungsrichtung des Fluids
entgegenwirkt. Die Lorentzkraft kann mit Hilfe eines Kraftsensors
messtechnisch erfasst und daraus die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des
Fluids abgeleitet werden. Das Ziel der Dissertation ist es, ein neuartiges
Durchflussmessgerät zur kontaktlosen Messung von
Strömungsgeschwindigkeiten in Rohren zu entwickeln und im Labor zu testen.
Um dieses Ziel zu erreichen, wurde ein theoretisches Modell erarbeitet,
welches die Reaktionsgeschwindigkeit des Messverfahrens beschreibt.
Weiterhin wurden im Rahmen der Dissertation umfangreiche Designstudien für
verschiedene Teilkomponenten des Messgerätes durchgeführt. Unter anderem
wurden verschiedene Varianten für Magnetsysteme mittels Finiter Elemente
Methode untersucht.Dabei konnte der Halbach-Zylinder mit 16 Segmenten als
derzeit effektivstes Magnetsystem gefunden werden. Weiterhin wurde eine
umfassende Analyse der thermischen Randbedingungen im Stahlwerk
durchgeführt. Das Ergebnis der Studie zeigt, dass eine hinreichende
Kühlung des Messgerätes auf weniger als 60°C Innentemperatur möglich
ist. Zum Test der Messgeräte und zur Überprüfung der Modelle und
Designkonzepte wurden zwei Versuchsstände konzipiert, konstruiert und
aufgebaut. Das erste Experiment dient dem experimentellen Nachweis der
Reaktionsgeschwindigkeit der Lorentzkraft.Das zweite Experiment dient der
Kalibrierung der Messgeräte. In einer umfangreichen Studie wurden die
Kalibrierkonstanten eines ausgewählten Systems für unterschiedliche
Materialien und Durchmesser der Probekörper bestimmt. Über den Rahmen der
Promotion hinaus wurde der erste Prototyp eines Lorentzkraft-Anemometers
erfolgreich unter Industriebedingungen im Stahlwerk getestet.