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ERC Projekt PowFEct erreicht Meilenstein: Räumliche Auflösung der Ladung in turbulenten Strömungen gelungen

15.04.2024

Das ERC Projekt PowFEct hat einen bedeutenden Meilenstein in der Strömungsmesstechnik erreicht. Ein neu entwickeltes, patentiertes Messsystem ermöglicht es erstmals, die elektrostatische Ladung von turbulenten Strömungen unter Laborbedingungen räumlich aufzulösen. Bisherige Messmethoden waren lediglich in der Lage, die Gesamtladung zu messen, wodurch in turbulenten Strömungen zu geringe Ergebnisse erhalten werden, insbesondere wenn positive und negative Ladungen vorhanden sind.

Das neue Messsystem verwendet Particle Tracking Velocimetry (PTV) in Kombination mit Elektrodenplatten, um ein elektrisches Feld zu erzeugen. Durch den Vergleich von Partikelgeschwindigkeiten und -beschleunigungen mit und ohne das elektrische Feld kann so ein zeitlich gemitteltes lokales Partikelladungsprofil erstellt werden.

Die Ergebnisse des Experiments zeigen eine bisher noch nicht nachgewiesene bipolare Partikelströmung auf. Die durchschnittliche Ladung der Profile stimmt dabei mit herkömmlichen Faraday-Messungen überein, wobei der Spitzenwert der Ladungsprofile, der eine lokal erhöhte Ladung darstellt, 76-mal höher war als der Durchschnitt. Dies ermöglicht die Erfassung von lokalen Ladungsspitzen, die zu Zündungen von explosionsfähigen Gemischen führen können und mit bisherigen Methoden nicht sichtbar waren. Außerdem liefert das neue Messverfahren die entscheidenden Daten, um numerische Modelle zu validieren und weiterzuentwickeln.

Veröffentlichung: Xu W., Jantač S., Matsuyama T., Grosshans H. Spatially resolved measurement of
the electrostatic charge of turbulent powder flows. Experiments in Fluids, 65:54,
Opens external link in new windowhttps://doi.org/10.1007/s00348-024-03791-3

 Pilotanlage zur Messung der elektrostatischen Aufladung turbulenter Pulverströmungen. Oben: Wenchao Xu, der Hauptentwickler des Messsystems; Mitte und unter: Holger Grosshans und Simon Jantač.

Pilotanlage zur Messung der elektrostatischen Aufladung turbulenter Pulverströmungen. Oben: Wenchao Xu, der Hauptentwickler des Messsystems; Mitte und unter: Holger Grosshans und Simon Jantač.

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