Informatik VII
Lehrstuhl für Computergraphik

Die Beschreibung von hochbeladenen und optisch dichten Mehrphasenströmungen stellt heute nach wie vor eine unzureichend gelöste Aufgabe dar. Ein Ziel dieses Vorhabens ist, ein Messsystem zu entwickeln, das basierend auf einem invasiven Sensor die Strömungsvorgänge in Gas/Flüssig-Mehrphasenströmungen zeitlich hochaufgelöst erfasst. Der Sensor setzt sich aus lichtleitenden Fasern zusammen, die basierend auf dem Fresnel–Effekt, die Messung des lokalen Brechungsindex ermöglichen. Die Datenerfassung erfolgt mittels einer Zeilenkamera. Unter Verwendung von linearen beziehungsweise flächenförmigen Anordnungen der Fasern sollen mit Verfahren aus der Bild- und Datenanalyse sowie der Datenvisualisierung Merkmale gefunden werden, die das Verhalten von Strömung charakterisieren. Teilaspekte dabei sind die Filterung der Artefakte, die Extraktion des Nutzsignals, die Bildrestauration und die Bildverbesserung. Die vorhandene Auswertungssoftware soll um die neuen Verfahren erweitert werden, um einen gut bedienbaren, leistungsfähigen fasersensorbasierten Messsystemprototypen zu erreichen

Ein weiteres Ziel des Vorhabens ist, durch Anwendung des Messsystems neue Erkenntnisse für die Modellierung des Lamellenzerfalls von Hohlkegeldüsen zu gewinnen. Dabei ist insbesondere die Erfassung und Analyse unterschiedlicher Merkmale beabsichtigt, beispielsweise Lamellenoszillation, Strömungsgeschwindigkeit, Krümmung der Lamelle, Verfolgung der Makrostrukturen der Oberfläche und Ausbildung dieser Strukturen. Methodisch erfolgt dieses u. a. über eine Frequenz- und Amplitudenanalyse durch Extraktion bzw. Modellierung der Grundform der Lamelle.

Aus den gewonnenen Daten sollen lokal auf der Lamelle gebräuchliche Kennzahlen wie die Weberzahl, Reynoldszahl, Ohnesorgezahlverteilung, Lamellendicke, Turbulenzgrad und Energiedissipation bestimmt werden und diese dann durch Abbildung auf eine mittlere Kegelgeometrie visualisiert werden. Ausgehend davon sollen eine Modellbildung der Lamellenausbreitung durchgeführt werden und Aussagen über den Einfluss von Frequenzänderung über die Lauflänge, Amplitudenanfachung, Lamellenzerfall, Wachstumsgeschwindigkeit der Löcher auf den Zerfall gemacht werden. Hierzu kommen Methoden der Frequenzanalyse durch generalisierte Merkmalsanalyse zum Tragen.