Stereoskopisches PIV-System (3D Particle Image Velocimetry)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik forscht und arbeitet an einer Erhöhung der Innenraumqualität und Verminderung des Energieverbrauchs von Gebäuden. Unter anderem werden dabei mittels experimenteller Versuchsumgebungen sowie dreidimensionaler numerischer Berechnungsverfahren Luftströmungen in Innenräumen und in raumlufttechnischen Komponenten untersucht. Die Visualisierung und Auswertung realer Strömungsstrukturen in einem weiten Spektrum von Frequenz und Größenskalen ist entscheidende Voraussetzung, um Randbedingungen für Simulationen bestimmen und Simulationsmodelle validieren zu können. Die stereoskopische PIV-Messtechnik (Particle Image Velocimetry) erfüllt die Anforderungen: in der Betrachtungsebene können zeitgleich die Geschwindigkeitskomponenten der drei Raumrichtungen in hoher örtlicher und zeitlicher Auflösung gemessen werden. Die Verwendung eines stereoskopischen PIV-Systems wurde daher beantragt, um die Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der Strömungsuntersuchung zu unterstützen. Seit der Inbetriebnahme wurde das System hauptsächlich genutzt, um Strömungsvorgänge in raumlufttechnischen Komponenten oder deren generalisierten Geometrien zu untersuchen. Wichtige Untersuchungen waren dabei z. B. (1) der Absaugvorgang partikelbeladener Gasströmungen, (2) die Ausbildung mischungsunterstützender Strömungsstrukturen aufgrund von natürlichen Konvektionsprozesse in Kanalgeometrien und (3) das Strömungs- und Induktionsverhalten deformierter, turbulenter Luftfreistrahlen in Kanalgeometrien. Mit Hilfe des stereoskopischen PIV-Systems konnten wertvolle Messdaten gewonnen werden, die neben dem qualitativen Verständnis der Strömungsphänomene auch zeitaufgelöste, quantitative Aussagen zu den entsprechenden Strömungsmerkmalen möglich machen. Die Daten dienen zur Entwicklung neuer und zur Anpassung bestehender empirischer Modelle, sowie zur Validierung numerischer Simulationsdaten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Heat Transfer Enhancement in Channels with Natural Convection Flow by Kármán Vortex Streets. ASME FEDSM 2014
Mathis P, Herpers M, Müller D
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1115/FEDSM2014-21076) - LES simulation of the active chilled beam flow pattern. ROOMVENT 2014
Koskela H, Saarinen P, Freitag H, Schmidt M, Müller D, Mustakallio P
- Particle image velocimetry measurements of the internal air flow in active chilled beams. ROOMVENT 2014
Freitag H, Schmidt M, Müller D, Koskela H, Saarinen P, Mustakallio P
