Physikalisch begründete Bewertungskriterien für Maßnahmen zur Verbesserung des konvektiven Wärmeüberganges

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Die unterschiedlichsten Maßnahmen zur Verbesserung des konvektiven Wärmeüberganges an durchströmten Bauteilen führen fast immer dazu, dass die erzielte Verbesserung des Wärmeüberganges mit einer unerwünschten Erhöhung des Druckverlustes bei der Durchströmung dieser Bauteile einhergeht. Eine Bewertung einzelner Maßnahmen muss deshalb stets beide Aspekte berücksichtigen. Dabei tritt die grundsätzliche Problematik auf, dass physikalisch unterschiedliche Größen (Wärmeübergang und Druckverlust) gemeinsam bewertet werden müssen. In dem beantragten Projekt soll geklärt werden, wie aussagekräftig die Entropieproduktion des gekoppelten Impuls- und Wärmeüberganges für die Bewertung solcher Übertragungsprozesse ist. Die Entropieproduktion ist dabei ein Maß für den insgesamt eintretenden Verlust an nutzbarer Energie und besitzt die entscheidende Eigenschaft, dass sie sowohl den Vorgang des Wärmeüberganges (im Temperaturfeld) als auch denjenigen des Druckverlustes (im Strömungsfeld) gleichzeitig und einheitlich erfasst. Das beantragte Projekt stellt einen wesentlichen Beitrag im Zusammenhang mit dem Paketantrag zur Untersuchung von Wirbelinduktionen in Oberflächendellen von Wärmeübertragungsflächen dar, da die angestrebte Optimierung des Gesamtprozesses der konvektiven Wärmeübertragung nur unter Verwendung eines physikalisch begründeten Bewertungskriteriums erfolgreich sein kann.