Rasante Gas-Flüssigkeits-Strömungen
Geschwindigkeiten in turbulenten Mischungen wurden systematisch unterschätzt.
Wenn in Strömungen starke Turbulenzen auftreten, kommt es zu einer Vermischung von Flüssigkeit und Gas. Solche Gas-Flüssigkeits-Strömungen treten in vielfältiger Form auf sowohl in technischen Systemen wie in Kernreaktoren und Wasserkraftwerken als auch in der Natur als Wasser-Luft-Strömungen in Stromschnellen und brechenden Wellen. Für die Messung solcher Strömungen verwenden Ingenieure seit den 1960er Jahren spezielle Sonden. Diese intrusiven Strömungssonden bestehen aus zwei Nadeln, welche vorbeiströmende Blasen und Tropfen aufstechen. Ziel einer Studie an der Technischen Hochschule in Zürich war es, das Verfahren genauer zu untersuchen, um das Potential wie auch die Grenzen dieser seit langem verwendeten Messtechnik zu bestimmen.
Dafür haben die Forschenden Messungen von intrusiven Sonden mit Lasergeschwindigkeitsmessungen verglichen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Sonden stets tiefere Geschwindigkeiten massen als das Lasergerät. Der Grund dafür: Durch die Interaktion der Sondenspitzen mit den vorbeiströmenden Luftblasen verlieren diese an Geschwindigkeit. Abhängig vom Anwendungsfall sind gemäss der Studie systematische Abweichungen von bis zu zwanzig Prozent entstanden.
„Das neu entwickelte Korrekturschema ermöglicht weitaus genauere Messungen und dadurch ein besseres Verständnis der effektiv ablaufenden Prozesse“, sagt Benjamin Hohermuth von der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie.
ETHZ / JOL
