Experimentelle Untersuchungen turbulenter Mischkonvektionen in komprimierten Gasen

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Aerodynamische Strömungen werden an verkleinerten Flugzeugmodellen seit Jahrzehnten erfolgreich in Windkanälen untersucht. Demgegenüber stellt die miniaturisierte experimentelle Realisierung von Raumluftströmungen ein bis heute ungelöstes Problem dar. Ziel des vorliegenden Projektes ist es, diesen Mangel durch Entwicklung eines neuen experimentellen Verfahrens zu beseitigen, welches als Hochdruckmodellierung bezeichnet wird. In der ersten Bewilligungsperiode wurde hierzu das Großgerät SCALEX (Scaled Convective Airflow Laboratory EXperiment) errichtet, bei dem ein komprimiertes Gas (Schwefelhexafluorid, SF6) in einem zylindrischen Druckbehälter mit dem Durchmesser D = 1 m und einer Länge von L = 1.8 m als Arbeitsmedium dient. Nachdem SCALEX am Ende der ersten Bewilligungsperiode in Betrieb gehen wird, ist in der zweiten Bewilligungsperiode eine umfassende Nutzung dieses Großgerätes zur experimentellen Untersuchung der Strömung in der gemeinsam definierten Geometrie des Aachener Modellraumes geplant. Durch systematischen Vergleich der zu messenden Strömungsfelder von Originalexperiment (Aachener Modellraum, Projekt A-1), Hochdruckexperiment (Miniaturmodellraum, Projekt B-1), numerischer Simulation (Projekt A-4) und niedrigdimensionalem Modell (Projekt A-5) sollen mittels der in Projekt B-2 entwickelten erweiterten Ähnlichkeitstheorie allgemeingültige Qualitätskriterien für die Hochdruckmodellierung gewonnen werden. Das vorliegende Projekt eröffnet die langfristige Perspektive, hochkomplexe Raumluftströmungen in Gebäuden und Passagierkabinen mit dem Vorteil einer hohen experimentellen Variabilität nachzubilden.