Dreidimensionale Visualisierung von Wirbelstrukturen bei der turbulenten Vermischung mit Hilfe von PIV und LIF

使用 PIV 和 LIF 对湍流混合过程中的涡流结构进行三维可视化

• 批准号: 5445179
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Martin Sommerfeld
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Verfahrenstechnik
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Priority Programmes
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2004-12-31 至 2008-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5445179?language=en
• 关键词: Dreidimensionale; Visualisierung; von; Wirbelstrukturen; bei

Im Rahmen des beantragten Forschungsvorhabens soll für die Analyse von Mischprozessen ein dreidimensionales, bildgebendes Messverfahren auf der Basis von PIV (Particle-Image-Velocimetry) und LIF (Laser-Induzierte Fluoreszenz) entwickelt werden. Als grundlegende Mischerkonfigurationen sollen eine Scherschicht und ein Strahlmischer betrachtet werden. Aus den zeitgleich in mehreren Messebenen ermittelten Geschwindigkeitsfeldern soll die Struktur von turbulenten Wirbeln im Hinblick auf Größe und Intensität quantitativ ermittelt werden. Dazu wird ein optisches System mit drei CCD-Kameras entwickelt und aufgebaut, mit dem dann bis zu drei hintereinander liegende Abbildungsebenen in einem dicken gepulsten Lichtschnitt aufgezeichnet werden können. Zur scharfen Abbildung der drei Ebenen auf die jeweilige CCD-Kamera werden Objektive mit großer Öffnung und somit geringer Tiefenschärfe verwendet. Damit in den jeweiligen Abbildungsebenen nur die scharf abgebildeten Tracer-Partikel registriert werden, sollen spezielle Filter Anwendung finden, welche den Gradienten der Graustufen nutzen. Die Genauigkeit der PIV-Auswertung wird durch hybride Auswerteverfahren und die Verwendung eines Mehrgitteralgorithmus erhöht. Zur Identifizierung und Quantifizierung der Wirbelstrukturen werden Größen wie zum Beispiel die Rotation, die Drallintensität sowie Parameter aus der Kombination von Rotation und Streckungsrate herangezogen. Weiterhin soll die Vermischung innerhalb der turbulenten Wirbel durch ein LIF-Verfahren unter Verwendung von fluoreszierenden und nicht-fluoreszierenden Tracern visualisiert und das Ergebnis mit den Geschwindigkeitsfeldern korreliert werden, um die für die Makromischung relevanten Wirbelgrößen zu identifizieren.

在三维混合动力分析的基础上，建立了基于PIV（Particle-Image-Velocimetry）和LIF（Laser-Induzierte Fluzenz）的韦尔登测速系统。基本上是一种混合配置，一种Scherschicht和一种Strahlmischer betrachtet韦尔登。由于在大多数情况下，在Hinblick的Größe和Intensität定量检测韦尔登的Wirbeln的结构中，存在一种特殊的几何形状。大足将是一个光学系统与三个CCD相机entwickelt和aufgebaut，其中dern bis zui hintereinander liegende Abbildungsebenen在一个dicken gepulsten Lichtschnitt aufgezeichnet韦尔登können。Zur scharfen Abbildung der drei Ebenen auf die jeweilige CCD-Camera韦尔登Objektive mit großer Öffnung und somit geringer Tiefenschärfe verwendet.在珠宝首饰中使用的是可记录韦尔登，可找到特定的过滤器，并可将其过滤掉。PIV辅助的一般原理是通过混合辅助方法和一种Mehrgitteralgorithmus erhht来实现的。对韦尔登结构的识别和定量，可以用旋转、旋转和应力组合的方法来确定螺旋结构的强度参数。通过荧光和非荧光示踪剂的目视检查和与韦尔登标记相关的试验，可将荧光示踪剂的内部检测方法用于识别标记。