3D Ptv Fur Gro-Skalige Strukturen in Thermischer Konvektion : Entwicklung und Anwendung

In der vorliegenden Dissertation wurde ein dreidimensionales Particle-Tracking-Velocimeter zur Messung von Geschwindig- keitsfeldern und Aufnahme von einzelnen Trajektorien in Luft in sehr groen Messvolumina entwickelt und erfolgreich in turbulenter thermischer Konvektion angewendet. Im Fokus dieser Studie stand die Untersuchung der bisher wenig erforschten Strukturbildung in natrlichen Konvektions- strmungen. Das 3D-PTV-System besteht aus vier Kameras, zwei Blitzgerten und Bildverarbeitungssoftware. Als Tracer-Partikel wurden heliumgefllte Seifenblasen und heliumgefllte Latexballons eingesetzt. Die rumliche Auflsung und Genauigkeit des Systems wurden mittels eines Testkrpers mit bekannter Trajektorie geprft. Der erste Einsatz des PTV-Systems in einer Rayleigh-Benard-Zelle mit einem Durchmesser 7,15 m und einer Hhe 3,58 m lieferte charakteristische Moden der gro-skaligen Zirkulationsstrmung auerhalb der Grenzschichten. Aus den aufgenommenen einzelnen Partikel-Trajektorien lassen sich wichtige Daten ber die Luftstrmung wie Geschwindigkeits- zeitreihen und Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion der Geschwindigkeits- und Beschleunigungfluktuationen gewinnen.