Versuchslabor für Particle Image Velocimetry (PIV) mit Modell einer Rostfeuerung
Das PIV-Versuchslabor verfügt über eine Messeinrichtung zur zwei- und dreidimensionalen Messung von Gas- und Flüssigkeits-Strömungen. Der Strömung werden feine Tröpfchen oder Partikel als Tracer zugegeben. Die Partikel werden mit einer starken Laserlichtquelle in einer Messebene in zwei sehr kurz aufeinanderfolgenden Zeitabständen beleuchtet (grüne Ebene Bild 1, Laserimpuls 140mJ in 8ns). Die Tracer werden mit einer oder zwei Hochgeschwindigkeitskameras aufgenommen, wobei der Zeitabstand zwischen zwei Aufnahmen ab 150 Nanosekunden gewählt werden kann. Durch Kenntnis von Ort und Zeit können die Richtung und Geschwindigkeit der Tracer exakt bestimmt werden. Mit einer Kamera kann die Strömung zweidimensional erfasst werden, während der Einsatz von zwei Kameras aus unterschiedlichen Richtungen eine dreidimensionale Messung ermöglicht. Gleichzeitig können lokale Partikelkonzentrationen ermittelt und dadurch Mischvorgänge beschrieben werden.
Die Versuchseinrichtung wird genutzt, um die Strömung in Feuerungen und Elektroabscheidern an Modellen zu untersuchen und durch Änderung der Modellparameter zu optimieren. Die Modelle werden aus Aluminium und Plexiglas gefertigt und bilden die reale Anlage je nach Anwendung in einem Massstab von etwa 1:1 bis 1:50 ab. Die PIV-Einrichtung kann damit für ein breites Spektrum von Strömungs- und Mischungsprozessen eingesetzt werden. Nebst Untersuchungen am Modell dienen die Resultate zur Validierung von numerischen Strömungsberechnungen mittels Computational Fluid Dynamics (CFD). Die Versuchsanlage wird im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungsprojekten genutzt und steht bei Bedarf auch als Dienstleistung für externe Auftraggeber zur Verfügung.
Kontakt: Thomas Nussbaumer
Funktionsprinzip von PIV: Ein Laser beleuchtet Partikel in der Messebene einer Strömung. Mit einer Kamera werden die Partikel senkrecht dazu in sehr kurz aufeinanderfolgenden Zeitintervallen aufgenommen und deren Bewegung erfasst (nach Raffel, et al., PIV, Springer 2007).
Strömungsbild eines Freistrahls in einem Wassergefäss
