2C2D-PIV Messungen einer turbulenten Kanalströmung zur Quantifizierung des Strömungsgebietes

An einem Gas-Aerosol-Versuchsstand wurden die Strömungseigenschaften mit dem Messverfahren Particle Image Velocimetry (PIV) untersucht. Die Experimente erfolgten jeweils bei den drei Reynolds-Zahlen Re = 8 900, 27 950 und 44250 an einem Windkanal (d = 10 cm) ohne und mit Einbauten. Für die Strömung ohne Kanaleinbauten wurde die Strömungsentwicklung untersucht und dokumentiert. Dabei konnte festgestellt werden, dass ab der Strömungslänge von x = 15 d die Gesetzmäßigkeiten einer voll entwickelten Strömung anwendbar sind. Als Kanaleinbauten wurden periodische Stufen der Höhe H = 10 mm und Breite B = 100 mm mit einem Abstand von P = 100 mm sowie Zylinderstümpfe mit der Höhe H = 10 mm und Durchmesser d = 20 mm in Noppenstruktur (Vierecksanordnung, Abstand zueinander 20 mm) am Kanalboden verwendet. An verschiedenen Positionen im Bereich der Strömungshindernisse wurden die Geschwindigkeiten in den Strömungsfeldern gemessen und dargestellt. Im Vergleich mit publizierten Daten wurden für die ungestörte Strömung und die Umströmung von Stufen sehr gute Übereinstimmungen gefunden. Die dargestellten Ergebnisse können als Referenz für die weitere Erforschung des Depositions- und Resuspensionsverhaltens von Graphitstaub verwendet werden.
Die Messungen erfolgten mit einem 2C2D-PIV-Messystem. Die ermittelten Messunsicherheiten für die Geschwindigkeit beträgt etwa vier Prozent des Messwertes bei einer messkonfurationsabhängigen Ortsauflösung des Vektorfeldes zwischen 0,4 und 0,8 mm.