11.08.2021 • Messtechnik

Turbulente Gas-Flüssigkeits-Strömungen sind schneller als gedacht

Interaktion von Messsonden mit vorbeiströmenden Luftblasen verringert deren Geschwindigkeit.

Wenn in Strömungen starke Turbulenzen auftreten, kommt es zu einer Vermischung von Flüssigkeit und Gas. Solche Gas-​Flüssigkeits-Strömungen treten in viel­fältiger Form sowohl in technischen Systemen wie Kern­reaktoren und Wasser­kraft­werken als auch in der Natur bei Strom­schnellen und brechenden Wellen auf.

Abb.: Seiten­ansicht einer intru­siven Strömungs­sonde im...
Abb.: Seiten­ansicht einer intru­siven Strömungs­sonde im Hoch­ge­schwin­dig­keits-Wasser-Luft Ver­suchs­kanal. Fließ­rich­tung von rechts nach links. (Bild: VAW, ETH Zürich)

Für die Messung solcher Strömungen verwenden man seit den 1960er Jahren spezielle Sonden. Diese intrusiven Strömungs­sonden bestehen aus zwei Nadeln, welche vorbei­strömende Blasen und Tropfen aufstechen. Forscher der ETH Zürich haben das Verfahren jetzt genauer unter­sucht, um das Potenzial wie auch die Grenzen dieser seit langem verwendeten Mess­technik zu bestimmen.

Dafür haben die Forscher Messungen von intrusiven Sonden mit Laser­ge­schwindig­keits­messungen verglichen. Die Ergebnisse zeigen, 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“, so Studien­leiter Benjamin Hohermuth von der ETH Zürich.

ETH Zürich / RK

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