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Messung der Streuteilchenbeschleunigung in Fluiden

17.11.2008

Für die Strömungsmodellierung, für die Abschätzung des Schlupfes von Streupartikeln und zur Partikelgrößenbestimmung ist die Kenntnis der momentanen Geschwindigkeit inklusive der Lagrangeschen Beschleunigung in turbulenten Strömungen erforderlich. Hierzu wurde die Methode der Quadratursignaldemodulation genutzt und für beliebige Signale von Laser-Doppler-Anemometern erweitert.

Die Kenntnis der momentanen Geschwindigkeit inklusive der Lagrangeschen Beschleunigung in turbulenten Strömungen ist für die Strömungsmodellierung von großem Interesse. Hilfreich ist zudem die Größe der Beschleunigung für die Abschätzung des Schlupfes von Streupartikeln oder zur Partikelgrößenbestimmung wie auch für die Kalibrierung. Es wurde die einfache Methode der Quadratursignaldemodulation für die Beschleunigungsmessung genutzt und für beliebige Signale von Laser-Doppler-Anemometern (LDA) erweitert.

Das (Inline-)LDA-Signal wird mittels der Hilberttransformation (zweifache FFT) mit dem Quadratursignal ergänzt. Die folgende Quadratursignaldemodulation gestattet es, den Weg-Zeit-Verlauf innerhalb des Messvolumens zu berechnen. Eine gewichtete Polynomregression zweiter Ordnung ermittelt Geschwindigkeit und Beschleunigung in der Mitte des Signals. Eine Gewichtung wird durch die momentane Signalleistung geliefert.

Das Verfahren wurde an der Staustromlinie eines Staurohres (D = 8 mm) validiert (Bild 1). Die gefüllten schwarzen Punkte zeigen die Ergebnisse des neuen Verfahrens. Die offenen roten Punkte ergeben sich aus der Berechnung. Die Fehlerbalken zeigen die Standardabweichungen.

Beschleunigung in der Staustromlinie eines Staurohres

Bild 1: Beschleunigung in der Staustromlinie eines Staurohres

Sie entsprechen Geschwindigkeitsvariationen innerhalb des Messvolumens von geringer als 0,3 %.

Ansprechpartner:

Volker Strunck, FB 1.4, AG 1.41, E-Mail: volker.strunck@ptb.de