27.10.2014

Schwerelose Strömungsforschung

Parabelflug-Experiment soll grundlegende Fragen zur Elektrohydrodynamik klären.

Vom 27. bis 31. Oktober 2014 nimmt ein Wissenschaftler-Team des Lehrstuhls Aerodynamik und Strömungslehre von Christoph Egbers an Parabelflug-Experimenten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Frankreich teil. An insgesamt fünf Flugtagen soll unter Schwere­losig­keits­bedingungen die Wirkung eines elektro­hydro­dynamischen Kraft­felds auf den Wärme- und Stoff­transport in einem Zylinder­spalt unter­sucht werden. Christoph Egbers wird ab Montag, dem 27. Oktober 2014 mit vor Ort sein. Sein Wissenschaftler-Team, zu dem Ion Borcia, Robin Stöbel und Markus Helbig sowie die Studie­renden Toni Schneidereit und Nancy Kabat gehören, ist bereits seit dem 20. Oktober 2014 zur Vorbereitungs- und Integra­tions­woche bei Novespace in Bordeaux am Flughafen.

Abb.: Teilnehmer an der DLR-Parabelflug-Experiment­kampagne (Bild: BTU Cottbus)

Die Wissenschaftler untersuchen im Rahmen der Parabelflüge die Wirkung auf ein Zylinderspalt-Experiment, wenn dieses System durch ein extern aufgeprägtes, elektro­hydro­dynamisch wirkendes Kraftfeld in Form einer Wechsel­spannung beeinflusst wird. So führt die Temperaturabhängigkeit der Permittivität zu einem elektro­hydro­dynamischen Auftrieb. Dieser dielektro­phoretische Effekt erhöht sich einerseits mit der Amplitude der Hochspannung und andererseits mit abnehmenden Zylinder­radien.

Ein weiterer wichtiger Effekt ist die Erhöhung des Wärme­transports schon bei sehr niedrigeren Temperaturgradienten. Unter den Bedingungen auf der Erde stört dieses künstliche Kraftfeld lediglich die Stabilität der Strömung, die sich aufgrund von Temperatur­unterschieden ausbildet. Unter Mikro­gravitation, wie sie bei Parabel­flügen durch den freien Fall simuliert wird, entfällt das natürliche Kraftfeld der Erde. Das durch die Hochspannung aufgebaute Zentral-Kraftfeld ist dann allein ausschlag­gebend für das Entstehen der Konvektions­bewegung.

In dem stark miniaturisierten Experiment wird einerseits die Strömung sichtbar gemacht, andererseits der Wärme­transport gemessen. Das Parabelflug­experiment liefert damit einen Beitrag, um die Effektivität des künstlichen Kraft­feldes zu untersuchen und technische Anwendungen voranzu­treiben. Die aus diesem Experiment gewonnenen Ergebnisse geben darüber hinaus einen besseren Einblick in die Strömungs­kontrolle von Mikrofluiden und lassen sich etwa für die Weiter­entwicklung von Mikropumpen oder Mikromischern nutzen.

BTU Cottbus-Senftenberg / DE

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