Uni Fakultäten Fk. V Physik EHF EPkoS Thermosensor

Ortsabhängige Messung von Temperaturfluktuationen in turbulenten Strömungen

Ansprechpartner: Florian Heidemann und Dr. Achim Kittel

Das Ziel dieser Arbeit ist, turbulente Strömungen mit einem neuartigem schnellen mikroskopischen Temperatursensor zu vermessen und sie somit über die Temperatur als passiven Skalar zu charakterisieren.

Der Sensor besteht aus einem Platindraht, der in ein Rörchen aus Borosilikatglas eingefädelt und mit Hilfe eines in der Biologie verwendeten Mikropipettenziehgerätes auf einen Durchmesser von bis zu 1µm gezogen wird. Die so entstehenden Spitzen werden mit einer ca. 200nm dicken Goldschicht bedampft um einen Gold/Platin-Thermokontakt herzustellen der eine Thermospannung von ungefähr 8 Mikrovolt/Kelvin liefert. Das Sensor-Gehäuse hat einen Durchmesser von nur 8mm und aufgrund der geringen aktiven Messfläche der Mikropipette gelingt eine Ansprechzeit von 10ms. Die Störung der zu vermessenden Strömung kann somit sehr gering gehalten werden.

Der Sensor wird in einem Freistrahlexperiment eingesetzt, bei dem ein angewärmter Wasserstrahl durch eine Düse von 2mm Durchmesser in einen gekühlten Wasserbehälter gedrückt wird. Der Freistrahl wird mit Hilfe einer dreidimensionalen computergersteuerten Verschiebe-Einheit abgerastert und bei verschiedenen Anströmgeschwindigkeiten vermessen.

Als weiteres besteht die Möglichkeit den Temperatursensor in einem grossen Konvektionsexperiment an der TU Ilmenau, dem Ilmenauer Fass, einzusetzen. In diesem “Fass”, welches einen Durchmesser von 7 Meter hat, soll die Randschichtströmung an der oberen Kühlplatte vermessen und charakterisiert werden.