Wissenschaftliche Publikationen
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Abteilung Triebwerksmesstechnik
Laseroptischen Messverfahren
Wir schließen die Lücken zwischen konventionellen Komponententests und den Vorhersagemöglichkeit moderner Simulationsumgebungen.
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Wir entwickeln und betreiben hochauflösende laseroptische Messverfahren zur Analyse aerothermodynamischer Vorgänge in Triebwerks- und Kraftwerkskomponenten sowie zur Validierung von Rechenverfahren. Zu den Entwicklungszielen gehören sowohl die Optimierung der Genauigkeit einzelner Messverfahren, als auch das Aufgreifen und die Integration neuer messtechnischer Ansätze. Die Messungen werden sowohl an den Versuchsanlagen des Instituts als auch im Rahmen von externen Aufträgen bei Industrie- und Hochschulpartnern durchgeführt. Eine besondere Herausforderung liegt dabei immer in der Anpassung unserer Messtechniken an die verschiedenen Prüfstandsumgebungen, in denen sie unter realen Betriebsbedingungen an Turbomaschinen-Komponenten zum Einsatz kommen.
Die Abteilung Triebwerksmesstechnik greift auf langjährige Erfahrung in der Auslegung von laseroptischen Messapparaturen zurück. Besonders die Bereiche der Sondenkonstruktion und -fertigung für Hochdruck- und Hochtemperaturanwendungen, die Konfektionierung von Faseroptikten sowie der Prototypenbau sind hier hervorzuheben. Im fachübergreifenden Technologietransfer nutzt die Abteilung Triebwerksmesstechnik aktiv die Schnittstellen beispielweise in die Messtechnik- und Automobilbranche und ist an Windkanalanwendungen und der Entwicklung der Hochleistungs-LED-Technologie beteiligt.
Mit unseren laseroptischen Messverfahren tragen wir zum besseren Verständnis des aerothermodynamischen Betriebsverhaltens von Triebwerks- und Kraftwerkskomponenten bei und liefern mit den Messergebnissen umfangreiche Datenbanken, die zur Validierung von numerischen Modellen und Simulationswerkzeugen genutzt werden. Unser Anspruch ist es, die bestehenden Lücken zwischen konventionellen Komponententests und den Vorhersagemöglichkeit moderner Simulationsumgebungen zu schließen.
Unsere Messverfahren
In unserer Abteilung konzentrieren wir uns auf zwei zentrale Bereiche: Strömungsfeldmesstechniken und spektroskopische Verfahren.
Strömungsfeldmesstechniken: Dieser Bereich umfasst vor allem Verfahren zur Messung von Strömungsgeschwindigkeiten und zur Visualisierung komplexer Strömungsphänomene. Dazu zählen unter anderem:
Particle Image Velocimetry (PIV)
Laser-2-Focus (L2F)
Filtered Rayleigh Scattering / Doppler Global Velocimetry (FRS/DGV)
High-Speed-Schlierenverfahren (Schattenbildtechnik)
Image Pattern Correlation Technique (IPCT) zur Messung von Oberflächendeformationen.
Diese Techniken werden vor allem zur Analyse von Strömungen in Verdichtern und Turbinen eingesetzt.
Spektroskopische Verfahren: Zur Untersuchung thermodynamischer Größen und chemischer Prozesse in Brennkammerströmungen setzen wir verschiedene spektroskopische Methoden ein:
- Temperaturmessungen
OH-PLIF, OH-T-PLIF, FRS - Kraftstoffverteilung
(Kerosin-)Mie-Streuung, (Kerosin-)PLIF, 3D-Schattenbildverfahren - Reaktionsanalyse
PLIF (z. B. NO, OH, CO), Chemilumineszenz (OH*, CH*, CO₂*)
Je nach Fragestellung kombinieren wir verschiedene Verfahren, um mehrere Strömungsgrößen gleichzeitig erfassen zu können.
Zu den neueren Messverfahren, die wir in unserer Forschung einsetzen, gehören spezialisierte Systeme wie die MA-µPTV (Micro Airborne Particle Tracking Velocimetry) zur Erfassung lokaler Wandschubspannungen und wandnaher Turbulenz, die EBIV (Event-Based Imaging Velocimetry) basierend auf kleinen, "event-based" Bilderfassungssystemen zur Geschwindigkeitsmessung sowie speziell für die Hochdruck-Brennkammerdiagnostik in full-scale Testumgebungen entwickelte Endoskop-Optiken.
Unsere Kernkompetenzen
Experimentelle Entwicklung und Anwendung optischer Messverfahren zur Erzielung höchstmöglicher Genauigkeiten für die Weiterentwicklung von Triebwerken und Triebwerkskomponenten sowie zur Validierung von Berechnungsverfahren
Komponentenmessungen an institutseigenen Versuchsanlagen (Verdichter, Brennkammer, Turbine)
Eine Auswahl unserer Projekte
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Kontakt
Dr. Christian Willert
Abteilungsleitung
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Antriebstechnik
Triebwerksmesstechnik
Linder Höhe, 51147 Köln