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Dr. Gunter Gerbeth
Director Institute of Fluid Dynamics
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Dr. Gerd Mutschke
Institute of Fluid Dynamics
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Petra Vetter
Secretary Institute of Fluid Dynamics
p.vetterAthzdr.de
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Fax: 13480, 3440

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Magnetohydrodynamik - weitere Forschungsthemen

  • Anwendung von Magnetfeldern bei der Kristallzüchtung
    Eine kontaklose Steuerung der Konvektion in der Schmelze ist bei den meisten Kristallzüchtungstechnologien wichtig. Stationäre Magnetfelder werden typischerweise verwendet, um solche Strömungen zu dämpfen, besonders die turbulenten Fluktuationen. Magnetische Wechselfelder wirken aktiv als treibende Kraft auf die Stömung ein, weisen aber auch einen stabilisierenden Charakter auf.
  • MHD Umströmung von Körpern
    Numerische und experimentelle Arbeiten zur Umströmung eines Kreiszylinders in einer stark-leitfähigen Flüssigkeit in einem externen magnetischen Feld; Untersuchung der 2D- und 3D-Instabilitäten.
  • MHD Flüssigmetall Zweiphasenströmung
    - Untersuchung lokaler Eigenschaften (Blasenbildung, Blasenverteilung, Schlupf,...) von Flüssigmetall-Zweiphasenströmungen und Möglichkeiten zu deren Beeinflussung mittels äußerer elektromagnetischer Felder
    - Modellexperimente, Messungen lokaler void-Anteile, Blasengeschwindigkeiten, Blasengrößenverteilungen, etc.
  • Magnetische Selbsterregung (Dynamo-Effekt)
    Numerische Simulationen und Optimierung der Geschwindigkeitsprofile sowie Entwicklung von Magnetfeld-Messtechnik für das Rigaer Dynamo-Experiment, wo im November 1999 erstmalig die Selbsterregung eines Magnetfeldes in einer Flüssigmetallströmung experimentell nachgewiesen wurde.
  • Meßtechnik für Flüssigmetallströmungen
    - Entwicklung und Einsatz von Meßverfahren zur Bestimmung physikalischer Eigenschaften von Flüssigmetallströmungen
    - Geschwindigkeit: Mechano-optische Sonde, elektrische Potentialsonde, Ultrascha ll-Doppler Velocimetrie
    - Zweiphasenströmungen: elektrische Leitfähigkeitssonden, Ultraschallverfahren, Röntgenradiographie
  • MHD Turbulenz
    - Untersuchung lokaler Eigenschaften turbulenter MHD Strömungen in Kanälen
    - Gewinnung von Meßdaten zur Validierung von Computercodes mit MHD-Turbulenzmodellen
    - Messung der Geschwindigkeitsfluktuationen, Turbulenzintensitäten, Turbulenzspektren
  • Rekonstruktion des Geschwindigkeitsfeldes in leitfähigen Fluiden mittels inverser Methode
    Wird eine strömende elektrisch leitfähige Fluessigkeit einem externen Magnetfeld ausgesetzt, so entsteht ein elektrisches Potential und ein zusätzliches Magnetfeld. Nach Messung dieser Felder an der Flüssigkeitsberandung bzw. im Aussengebiet kann durch Lösung eines inversen Problems auf die Strömungsgeschwindigkeit zurueckgeschlossen werden.
  • MHD - Kontrolle der Tiegelschmelzextraktion intermetallischer Fasern
    Bei der direkten Extraktion von Fasern aus der Schmelzbadoberfläche rufen die Extraktionswalze und die Induktionsheizung starke Turbulenzen und Wellen auf der Flüssigmetalloberfläche hervor. Die dämpfende Wirkung statischer Magnetelder führt zu einer Prozessstabilisierung und ermöglicht überhaupt erst die Extraktion der für die meisten Anwendungen gewünschten dünnen Fasern mit Durchmessern unterhalb von 100 µm.
  • Elektromagnetische Levitation
    Bei der elektromagnetischen Levitation wird ein Metallkörper allein durch Magnetkräfte in Schwebe gehalten. Dabei treten häufig Instabilitäten in Form von Rotationen oder Oszillationen des Körpers auf. Die Ursachen hierfür wurden analysiert und eine Methode zur Stabilisierung des levitierten Körpers abgeleitet.
  • Flüssigmetall-Modellexperimente
    Angewandte Prozesse in der Metallurgie oder der Kristallzüchtung spielen sich i.a. in Temperaturbereichen oberhalb von 700°C ab, für die es praktisch keinerlei Meßtechnik gibt. Es werden deshalb verschiedene Modellexperimente durchgeführt, da es bis zu ca. 300°C eine Fülle von Modellschmelzen gibt, mit denen die dimensionslosen Kennzahlen realer Prozesse immer nachgebildet werden können. Andererseits sind in der Abteilung Meßtechniken vorhanden, mit denen bis zu ca. 300°C alle interessierenden Größen wie lokale Geschwindigkeiten oder Drücke gemessen werden können.
  • Magnetfeldkontrollierte Erstarrungsvorgaenge
    Magnetfeldgetriebene Strömungen während der Erstarrung metallischer Legierungen bestimmen den Wärme- und Stofftransport in der Schmelze und damit die Keimbildung und das Kornwachstum. Die Vorteile des elektromagnetischen Rührens bzgl. Regelbarkeit und Kontaktfreiheit werden genutzt, um den Einfluss einer gegebenen Strömungsstruktur auf den Prozess der Erstarrung metallischer Legierungen zu untersuchen. Das Ziel besteht in der Einstellung hoeherer Festigkeitseigenschaften durch eine kontrollierte Erstarrung des Gusskörpers.
  • Magnetfeldkontrollierte Formfüllung beim Giessen Eine "Beruhigung" des Einfüllvorgangs durch Abbremsen des einströmenden Flüssigmetalls mittels statischer Magnetfelder führen zur Vermeidung von Einschlüssen von Gas und Oxiden