Experimente zur CFD-Validierung für horizontale Zweiphasen-Strömungen

Zur Weiterentwicklung und Validierung von CFD-Codes bei Zweiphasen-Strömungen wurden am Forschungszentrum Rossendorf zwei horizontale Luft/Wasser-Strömungskanäle aufgebaut. Die Teststrecken, mit unterschiedlichem rechteckigen Querschnitt, wurden für den Einsatz optischer Messverfahren aus Acrylglas konstruiert. Die Versuche fanden bei Umgebungsdruck und -temperatur statt.

Die erste Anlage wurde für Vorversuche genutzt: An dieser konnte die Instrumentierung getestet und weiterentwickelt werden. Es wurden optische Messungen mit einer Hochgeschwindigkeitskamera durchgeführt und mit dynamischen Druckmessungen synchronisiert. Aus den entstandenen Bildsequenzen wurde die Phasengrenzfläche durch eigenentwickelte Algorithmen ermittelt. Außerdem wurden Geschwindigkeitsfelder in einem Schwall mit PIV (Particle Image Velocimetry) gemessen.

Der zweite Testkanal profitierte von den Erfahrungen an der ersten Anlage: Seine Konstruktion wurde für die Validierung von CFD-Codes optimiert. Eine spezielle Einlaufkomponente sorgt für definierte und konstante Randbedingungen am Eintritt. Zudem kann die Kanallänge bis auf 14 m erweitert werden. Es werden erste qualitative Ergebnisse gezeigt, so zum Beispiel Visualisierungen verschiedener Strömungsformen.