Untersuchung oszillatorischer und turbulenter Strömungszustände der thermokapillaren Konvektion einer Blase an einer Wand

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Bei Materialherstellungsprozessen wie dem Erstarren von Schmelzen spielt die Intensität der auftretenden Konvektionsströmungen eine wesentliche Rolle hinsichtlich der Produktqualität. Unter den Bedingungen der Erdschwere kommt es zu Wechselwirkungen zwischen der Auftriebskonvektion und der thermokapillaren Konvektion. Um den qualitätsmindernden Einfluss des Auftriebsmechanismus in Materialschmelzen zu minimieren, können materialherstellungsprozesse unter Schwerelosigkeit durchgeführt werden. Im Orbit ist jedoch weiterhin die sogenannte thermokapillare Konvektion (auch Maragoni-Konvektion genannt) dominant. In dem Vorhaben geht es um die experimentelle Untersuchung oszillatorischer und turbulenter thermokapillarer Strömungszustände, welche durch Blasen an beheizten Wänden hervorgerufen werden. Dieser Strömungszustand und der turbulente Umschlagpunkt bei einer kritischen Maragoni-Zahl sollen mit modernen optischen Meßverfahren nachgewiesen und untersucht werden. Diese Strömungsphänomene beeinflussen den Energie- und Stofftransport wesentlich. Ihr Verständnis ermöglicht eine verbesserte Kontrolle von Prozessen zur Herstellung von Materialien mit optimierten chemischen und physikalischen Eigenschaften [1]. Detaillierte Kenntnisse über Grenzflächenströmungen sind gleichfalls für verfahrenstechnische Prozessabläufe (z.B. Mehrphasenströmungen) von grundlegender Bedeutung [2].