Wegdifferenz-Tomographie: Entwicklung eines bildgebenden optischen Verfahrens zur Ermittelung des 3D-Schubspannungsfeldes mittels doppelbrechender Flüssigkeit

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Ziel ist die Entwicklung der Spannungsoptik-Tomographie. Dieses bildgebende Messverfahren wurde zur Ermittlung von dreidimensionalen Schubspannungsfeldern in doppelbrechenden Fluiden entwickelt. Im ersten Antragszeitraum ist es gelungen, die Machbarkeit des Verfahrens nachzuweisen. Durch die Zumischung einer Emulsion zum Modellfluid kann man durch einen Lichtschnitt eine Leuchtfläche in der Strömung erzeugen. Diese Leuchtfläche sendet polarisiertes Licht aus und wird durch das Strömungsvolumen bewegt. Das polarisierte Licht durchläuft den Strömungsraum und ändert die Polarisation durch die Scherung des doppelbrechenden Fluids. Ein charakteristisches Streifenmuster wird sichtbar. Für diese Streifenmuster wurde eine Analysemethode entwickelt, sodass man nunmehr im ganzen Strömungsraum die Scherungen ermitteln kann. Mit den Scherungen sind auch die Schubspannungen einfach zu errechnen. In diesem Fortsetzungsprojekt soll die Versuchstechnik und die Analysemethode weiterentwickelt werden. Die klinische Bedeutung von Schubspannungen in Blutströmungen entsteht durch die Wirkung auf Blutzellen und große Moleküle. Große Schubspannungen können Blutbestandteile verformen und schädigen, kleine Schubspannungen können eine Thrombenbildung fördern. Für diese Aufgaben muss die Spannungsoptik-Tomographie in mehrere Richtungen weiterentwickelt werden: zu Strömungen mit komplexeren Geometrien, zu instationären Strömungen und zu Strömungen mit höheren Scherungen.