Untersuchung von Gittereffekten an sensorisch behaarten Oberflächen zur selektiven Erfassung charakteristischer Strömungsfeldmuster (Koinzidenzdetektor)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christoph Brücker; Professor Dr.-Ing. Ulrich Rist
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 227001214

Haarartige Sensorstrukturen zur Erfassung der körpernahen Fluidbewegungen sind in der Natur als Mechanosensoren bei vielen Lebewesen in Gruppenanordnungen anzutreffen. Hierbei sind besondere Merkmale auffällig, z.B. die Orientierung der Sensorhaare und deren charakteristische Anordnungsmuster. Anhand neuester Untersuchungsergebnisse an diesen Lebewesen wird vermutet, dass solche spezifischen Orientierungen und Gruppenanordnungen der Haare - vergleichbar einem Raster oder Gitter von stabartigen, wandgebundenen Strukturen - zum einen die Sensorsignale möglicherweise gezielt konditionieren und zum anderen eine Rolle bei der Signalfilterung spielen, zusammenfassend hier als Gittereffekte bezeichnet. Die Signalerfassung ist durch die Anordnung und Orientierung spezifisch auf ganz charakteristische Strömungsfeldmuster des jeweiligen Umfeldes (Räuber/Beute) angepasst, was vermutlich die Signalverarbeitung drastisch vereinfacht (Stichwort Koinzidenzdetektor). Diese Erfassung ist offensichtlich auch unter dem Einfluss turbulenten Hintergrundrauschens noch selektiv genug, um spezifische Aufgabenstellungen wie die Wahrnehmung von Beutemustern oder das Fluchtverhalten auszulösen. In der Technik sind solche Gittereffekte bisher völlig ungenutzt, z.B. in der Strömungsdiagnose turbulenter oder abgelöster Strömungen. Zur Erforschung dieser Effekte wird gezielt die Wirkung charakteristischer Strömungsfeldmuster in instationären und turbulenten Grenzschichtströmungen mit künstlich hergestellten, strukturiert behaarten Oberflächen unter definierten Randbedingungen von Orientierung, Elastizität und Gruppenanordnung der Sensorhaare experimentell und numerisch untersucht. Das Vorhaben ist durch Beispiele aus der Biologie inspiriert. Es ist nicht beabsichtigt, Gittereffekte in der Biologie zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen