Untersuchung eines Sensorsystems, mit dem die Wärmestromdichte und deren örtlich aufgelöste Verteilung nur aus Temperaturmessungen im Material ermittelt wird

• Antragsteller: Dr.-Ing. Stefan Löhle
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 196116668

In thermisch hochbelasteten Bauteilen, wie z.B. Hitzeschutzsystemen für Wiedereintrittskörper oder moderne Raketenbrennkammern, ist die zuverlässige Bestimmung der Wandwärmestromdichte problematisch. Kommerziell erhältliche Sensoren, die an der Oberfläche eingebaut werden, können entweder aufgrund der hohen Wärmelasten nicht eingesetzt werden oder sind aufgrund ihres chemischen Verhaltens ungeeignet. Außerdem bestehen sie nur selten aus dem selben Material wie das eingesetzte Wandmaterial. Alternativ können Temperaturmessungen im Material in Verbindung mit der Lösung des inversen Wärmeleitungsproblems eingesetzt werden. Ein Ansatz basierend auf Systemidentifikationsansätzen (Non-integer System Identification (NISI)-Methode) soll so erweitert werden, dass bei Verwendung mehrerer Temperatursensoren auch auf die Verteilung der Wärmestromdichte an der Oberfläche allein aus diesen Temperaturdaten geschlossen werden kann. Da moderne - häufig keramische - Bauteile sehr hohe Temperaturen zulassen, muss die Temperaturabhängigkeit der thermophysikalischen Eigenschaften des Materials in die Methodik eingearbeitet werden. Zur experimentellen Untersuchung der Methodik wird ein Lasersystem verwendet mit dem Voruntersuchungen an Referenzgeometrien und verschiedenen Materialien durchgeführt werden können. Zum Abschluss des Vorhabens soll ein neues Sensorsystem zur Bestimmung der Wärmestromdichteverteilung auf komplexe Geometrien aus verhältnismäßig einfachen Temperaturmessungen zur Verfügung stehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen