 | Doll U. Gefilterte Rayleigh-Streuung zur simultanen Bestimmung von Druck-, Temperatur- und Geschwindigkeitsfeldern in Gasströmungen / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Antriebstechnik, Köln. - Köln: DLR, 2016. - xvii, 173 S.: Ill. - (Forschungsberich; 2016-57). - Bibliogr.: S.153-168. - ISSN 1434-8454
Шифр: (Pr 1120/2016-57) 02
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Abbildungsverzeichnis .......................................... iv
Tabellenverzeichnis ........................................... xii
Glossar ...................................................... xiii
1 Einleitung ................................................. 1
1.1 Hinführung zum Thema ....................................... 1
1.2 Stand der Technik .......................................... 3
1.2.1 Alternative Messverfahren ........................... 3
1.2.2 Gefilterte Rayleigh-Streuung ........................ 6
1.3 Motivation und Umsetzungsstrategie ......................... 8
2 Theoretische Grundlagen und Auswertemethodik .............. 11
2.1 Allgemeines zur Rayleigh-Streuung ......................... 11
2.2 Modellierung des Rayleigh-Streuspektrums .................. 15
2.2.1 Allgemeine Betrachtungen ........................... 16
2.2.2 Modellierung des Rayleigh-Streuspektrums nach
Tenti .............................................. 18
2.2.3 Analytische Modelle ................................ 20
2.3 Wirkprinzip der gefilterten Rayleigh-Streuung ............. 23
2.3.1 Motivation ......................................... 23
2.3.2 Molekulare Filterung ............................... 25
2.3.3 Mathematische Formulierung ......................... 28
2.4 Auswertemethodik .......................................... 30
2.4.1 Einflussgrößen und Abhängigkeiten .................. 30
2.4.2 Quotientenmethode .................................. 36
2.4.3 Frequenzscan-Methode ............................... 39
2.4.4 Kombination der Methoden ........................... 43
2.4.5 Auswerteprozedur und Sensitivitätsanalyse .......... 44
2.5 Zusammenfassung ........................................... 51
3 Messsystem ................................................ 54
3.1 Prinzipieller Aufbau ...................................... 54
3.2 Komponenten ............................................... 55
3.2.1 Laser .............................................. 55
3.2.2 Frequenzstabilisierung ............................. 56
3.2.3 Leistungsmessung ................................... 58
3.2.4 Detektoraufbau ..................................... 60
3.2.5 Jodzellen .......................................... 62
3.2.6 Bandpassfilter ..................................... 65
3.3 Versuchssteuerung, Datenerfassung und Auswertung .......... 66
3.4 Zusammenfassung ........................................... 70
4 Analyse des Messunsicherheitsbudgets ...................... 72
4.1 Beiträge zur statistischen Unsicherheit ................... 72
4.2 Beiträge zur systematischen Unsicherheit .................. 75
4.2.1 Lochkameramodell ................................... 78
4.2.2 Laserabhängiger Untergrund des
Detektoraufbaus .................................... 81
4.2.3 Spektrale Modellierung der Rayleigh-Streuung ....... 84
4.3 Zusammenfassung ........................................... 93
5 Messanwendungen in Luft ................................... 96
5.1 Ranque-Hilsch-Wirbelrohr .................................. 96
5.1.1 Versuchsaufbau und Betriebsbedingungen ............ 100
5.1.2 Kennlinien und Frequenzanalyse .................... 102
5.1.3 FSM-FRS-Messungen ................................. 106
5.2 Endoskopisches FSM-FRS in Rohrströmungen ................. 112
5.2.1 Prüfstand und Versuchsaufbau ...................... 113
5.2.2 Auswerteprozedur und Ergebnisse ................... 114
5.2.3 Diskussion ........................................ 120
5.3 Zusammenfassung .......................................... 121
6 Messanwendungen in Verbrennungsumgebungen ................ 123
6.1 Charakterisierung der Wandkühlung in einer
Hochdruckbrennkammer ..................................... 123
6.1.1 Prüfstand und Versuchsdurchführung ................ 125
6.1.2 Auswertemethodik und Ergebnisse ................... 127
6.1.3 Diskussion ........................................ 129
6.2 Charakterisierung des Austritts einer
Hochdruckbrennkammer ..................................... 131
6.2.1 Prüfstand und Versuchsaufbau ...................... 133
6.2.2 Auswertemethodik und Ergebnisse ................... 136
6.2.3 Diskussion ........................................ 145
6.3 Zusammenfassung .......................................... 147
7 Zusammenfassung und Ausblick ............................. 149
Literaturverzeichnis .......................................... 153
Publikationen ................................................. 169
Zeitschriftenbeiträge ......................................... 169
Konferenzbeiträge ............................................. 170
Patente ....................................................... 171
Lebenslauf .................................................... 172
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