Strömungs- und Temperaturfelder in hochgestreckten Kühlkanälen bei hohen Reynoldszahlen und Wärmeeintrag

In der vorliegenden Arbeit werden das Strömungsfeld und das Temperaturfeld in hochgestreckten Kühlkanälen bei hohen Reynoldszahlen und bei einseitigem Wärmeeintrag charakterisiert. Die Parameter Volumenstrom, Fluidtemperatur und Wandtemperatur werden variiert und deren Einfluss auf die Strömung und das Temperaturfeld wird beschrieben. Zuerst wird eine Einleitung in Kanalströmungen gegeben. In dem zweiten Abschnitt wird der verwendete Versuchsaufbau, der sehr hohe Reynoldszahlen und Wärmestromdichten erlaubt, beschrieben. Der dritte Abschnitt befasst sich mit der Vermessung des gemittelten Strömungsfeldes und von turbulenten Größen in dem Kanal. Die hauptsächlich verwendeten optischen, nicht-invasiven Messtechniken, wie Particle Image Velocimetry (PIV) und Particle Tracking Velocimetry (PTV), werden beschrieben. Anschließend werden die Messergebnisse diskutiert, beispielsweise die Sekundärströmungen und ihr Einfluss auf die Hauptströmungen sowie die Reynoldszahlabhängigkeit der normierten Normalspannungen. Der vierte Abschnitt behandelt die Vermessung des Temperaturfeldes in dem Kanal mittels Laser Induzierte Fluoreszenz (LIF). Dabei wird die Farbstoffkombination Rhodamin B / Rhodamin 110 mit einem 532nm Laser als anregende Lichtquelle verwendet. Diese Messtechnik wird intensiv beschrieben und die Ergebnisse der Vermessung des Temperaturfeldes in dem Kanal, ohne und mit beheizter Wand, diskutiert. Es wird gezeigt, dass die hier verwendete Messtechnik aufgrund der verwendeten 2 Farbstoffe um den Faktor ~ 8 geringere Abweichung bei der Temperaturmessung im Vergleich zur 1 Farben Messtechnik, bedingt durch die Laserpulsvariationen, aufweist. Des Weiteren wird beispielsweise die mit steigender Wandtemperatur variierende Form der Temperaturgrenzschicht und ansteigende Länge der charakteristischen Strukturen aufgezeigt