3D PTV für gross-skalige Strukturen in thermischer Konvektion, Fachbücher von Elka Lobutova

In der vorliegenden Dissertation wurde ein dreidimensionales Particle-Tracking-Velocimeter zur Messung von Geschwindigkeitsfeldern und Aufnahme von einzelnen Trajektorien in Luft in sehr grossen Messvolumina entwickelt und erfolgreich in turbulenter thermischer Konvektion angewendet. Im Fokus dieser Studie stand die Untersuchung der bisher wenig erforschten Strukturbildung in natürlichen Konvektionsströmungen. Das 3D-PTV-System besteht aus vier Kameras, zwei Blitzgeräten und Bildverarbeitungssoftware. Als Tracer-Partikel wurden heliumgefüllte Seifenblasen und heliumgefüllte Latexballons eingesetzt. Die räumliche Auflösung und Genauigkeit des Systems wurden mittels eines Testkörpers mit bekannter Trajektorie geprüft. Der erste Einsatz des PTV-Systems in einer Rayleigh-Benard-Zelle mit einem Durchmesser von 7,15 m und einer Höhe von 3,58 m lieferte charakteristische Moden der grossskaligen Zirkulationsströmung ausserhalb der Grenzschichten. Aus den aufgenommenen einzelnen Partikel-Trajektorien lassen sich wichtige Daten über die Luftströmung wie Geschwindigkeitszeitreihen und Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion der Geschwindigkeits- und Beschleunigungsfluktuationen gewinnen.