Optische Strömungsmesstechnik - Teil 1

08 April 2026, Markus Leitner

Ziele der Lehrveranstaltung

• Grundliegende Prinzip der optischen Messtechnik erfassen
• Gemeinsamkeiten / Unterschiede der verschiedenen optischen Strömungsmesstechniken erkennen
  • Strömungsvisualisierung
  • Laser Doppler Velocimetry
  • Particle Image Velocimetry
  • Particle Tracking Velocimetry

Literatur

Klausur

Mündliche Prüfung im Umfang von ca. 20 min
Alle nötigen Unterlagen auf Ilias zum Download

Einführung

• Optische Strömungsmesstechnik ist berührungslos und rückwirkungsfrei

• Sie basiert auf den Gesetzen der geometrischen Optik und der physikalischen Optik

• Einsatz lichtdurchlässiger Fluide und Behälterwände

• Bestimmung der Bewegung des Fluids über in dem Fluid befindlichen Teilchen

• Eulerische Beschreibung von Strömungen

  • Ortsfeste Betrachtung: Änderung der Strömungsgrößen an einer festen Stelle des Raumes, während die einzelnen Teilchen vorbeiziehen, wird betrachtet
  • Quantitative Beschreibung einer Strömung in jedem Punkt zu jeder Zeit
  • Methoden: PIV, LDV

• Lagrangesche Beschreibung von Strömungen

  • Teilchenfeste Betrachtung: einzelnes Teilchen wird in seiner zeitlichen Bewegung im Raum verfolgt
  • Ermittlung von Bahnlinien im Feld
  • Methoden: PTV, Strömungsvisualisierung

Laser-Doppler-Velocimetry (LDV)

Laserstrahl verändert Wellenlänge bzw. Frequenz bei Wechelwirkung mit einer Strömung. Grund ist der Dopplereffekt. Licht veränderter Wellenlänge bzw. Frequenz wird dedektiert und ausgewertet.

Particle-Image-Velocimetry (PIV)

Beobachtung von kleinen Teilchen, die dem Fluid zugesetzt werden. Teilchen werden durch einen Lichtschnitt angestrahlt. Streulicht wird zu zwei kurz aufeinander folgenden Zeitpunkten aufgenommen