Visualisierung von Gasströmungen an Modellen der Spalte einer Schraubenspindelvakuumpumpe mit Hilfe der Schlierentechnik

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Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Klärung der Strömungsverhältnisse in Spaltmodellen trockenlaufender Rotationsverdrängervakuumpumpen, das Aufzeigen der mit abnehmendem Absolutdruck erreichbaren Einsatzgrenzen des angewendeten Schlierenverfahrens sowie die Ermittlung erster Randbedingungen für den Einstieg in Computer unterstützte Simulationen der Strömung in Vakuumverdrängermaschinen. Diese Ziele stehen im Kontext mit der übergeordneten wissenschaftlichen Zielsetzung der vom Antragsteller durchgeführten Forschungsarbeiten; das ist die realitätsnahe Modellierung der Prozeßführung und die Bestimmung der daraus bedingten Wärmeübergangsrandbedingungen zur Beschreibung des Deformationsverhaltens von trockenlaufenden Rotationsverdrängermaschinen mit Hilfe von F-E-Rechnungen, um zu Aussagen bezüglich der Betriebssicherheit der Maschinen zu gelangen.Der Weg zur Erreichung der gesetzten Ziele führt über qualitative Untersuchungen durch Strömungsvisualisierung an ausgewählten Spaltkonturen, die bereits durchgeführte quantitative Spaltmassenstrommessungen ergänzen. Dazu wird ein für den Vakuumbereich geeigneter Windkanal konstruiert, gefertigt und in den Arbeitsbereich der Toeplerschen Schlierenanlage eingebracht. Die Strömungsbilder werden mittels einer hochauflösenden Kurzzeit-CCD-Kamera aufgenommen und digital weiterverarbeitet. Die Auswertung der Schlierenbilder unterstützt eine räumlich begrenzte, zeitaufgelöste Messung der Helligkeitsgradienten, d.h. Dichteschwankungen in der Strömung.