Projekt

Die drallbehafteten turbulenten Strömungen wurden mit zunehmendem Interesse im letzen Jahrzehnt untersucht, da sie bei verschiedenen technischen Anwendungen auftreten und wichtige Eigenschaften kontrollieren. Zum Beispiel werden beim Abscheiden von Teilchen nach ihrer Größe die Kräfte genutzt, die auf die Teilchen in der rotierenden Strömung wirken. Oder in Brennern verwendet man die stabilisierende Wirkung des Dralls auf die Strömung. Drall ist auch eine Störung, die z. B. Fehler in Messungen von Durchfluss-Messgeräten verursacht. Deshalb ist die Untersuchung ihres Abklingens von einer erheblichen wirtschaftlichen Bedeutung z. B. für Betreiber von großen Rohrleitungen für Brennstoffe und Erdgas. Außerdem stellt das Abklingen der Turbulenz einer drallbehafteten Strömung ein bislang ungelöstes Problem der Turbulenzmodellierung dar. Eine Besonderheit solcher Strömungen besteht darin, dass die Reynolds-Spannungs-Gleichungen bei anfänglich isotroper Turbulenz keinen Produktionsterm aufweisen und keine Aussage darüber liefern, ob der isotrope Zustand unter dem Einfluss des Dralls beibehalten wird und ob die gleichen Abklinggesetze wie in drallfreier Gitterturbulenz gültig sind. Im vorliegenden Projekt werden Turbulenzkorrelationen drallbehafteter turbulenter Scherströmungen werden mit Hilfe der Zweipunkt-Korrelationstechnik und der Invariantentheorie untersucht. Damit sollte es möglich sein, aus existierenden numerischen Datensätzen zusätzliche Informationen zu gewinnen, die für die Entwicklung von Schließungsansätzen notwendig sind. Experimentell sollen das Abklingverhalten einer drallbehafteten Gitterturbulenz und die Entwicklung wandnaher Turbulenz unter dem Einfluss von starkem Drall untersucht werden. Geschwindigkeiten, Turbulenzintensitäten und Momente höherer Ordnung werden mit Hilfe der Laser-Doppler-Anemometrie (LDA) aufgenommen. Die experimentellen Untersuchungen werden in der brechungs-index-angepassten Rohrversuchmessstrecke des LSTM durchgeführt.