Experimentelle Grundlagenuntersuchungen zur Strömungsmechanik in Blasensäulen

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Nach detaillierten Untersuchungen der Strömung in einer Modellblasensäule mit Hilfe der PDA-Meßtechnik in früheren Projektabschnitten widmet sich der vorliegende letzte Fortsetzungsabschnitt der vertieften Untersuchung der Auswirkungen von Blasenschwingungen auf die Flüssigkeitsturbulenz. Dieser Mechanismus beeinflußt den Impuls- und Stofftransport in der Zweiphasenströmung und wird nach Stand der Forschung mangels experimenteller Grundlage in keinem Modell von Blasenströmungen berücksichtigt. Diese Grundlage legt das vorliegende Projekt. Zur Erzeugung realitätsnaher Blasenschwärme mit periodischer Blasenbildung wird ein Kapillarrohr-Begaser eingesetzt. Durch ein abbildendes, zeitlich und räumlich fein auflösendes Verfahren werden die Oberflächenkonturen der Blasen vermessen und das Schwingungsspektrum der Blasen bestimmt. Mit der Blasenbildung synchronisierte LDA-Messungen sowie Ganzfeld-Geschwindigkeitsmessungen mit PIV schaffen den Bezug der Blasenbewegung und der Blasenschwingungen zum Strömungsfeld in der Flüssigkeit. Umfangreiche Experimente variieren Blasen-Re-Zahl, Stoffsystem, Gaskonzentration und Blasenverformungen. Ein Modell zur Beschreibung des Einflusses der Blasen auf die Flüssigkeitsturbulenz wird, aufbauend auf den experimentellen Ergebnissen, entwickelt.