3D-Lokalisierungsmikroskopie mit adaptiv-optischer Echtzeitkorrektur für mikrofluidische Mehrphasenströmungen

von Clemens Matthias Bilsing

165 Seiten, Taschenbuch

Kurzbeschreibung des Verlags

Mikroskalige Mehrphasenströmungen spielen eine wichtige Rolle in vielen technischen Anwendungen wie z. B. dem Wasserhaushalt von Brennstoffzellen. Dennoch gibt es deutliche Verständnislücken hinsichtlich ihres Verhaltens. Ein Grund für diesen Umstand sind messtechnische Herausforderungen, wie z. B. die geringe optische Zugänglichkeit, die stark ausgeprägte Dreidimensionalität der Strömung, die mikroskopischen Maße der Strömungsstrukturen sowie die vergleichsweise schnelle Oszillation des Fluids mit Frequenzen im zwei- bis dreistelligen Hertzbereich. Bei Strömungen auf opaken Unterlagen ist oftmals eine zeitlich fluktuierende Flüssigkeits-Gas-Grenzfläche der einzige optische Zugang. Bei optischer Bildgebung durch fluktuierende Grenzflächen verschlechtert die zeitlich variierende Lichtbrechung die Messunsicherheit jedoch deutlich. In dieser Dissertation wurden als repräsentatives Fallbeispiel Tropfen untersucht, die auf einer Oberfläche anhaften und dabei von einer gasförmigen Scherströmung überströmt werden. Als Lösungsansatz für diese Problemstellungen wurde 3D-Lokalisierungsmikroskopie und adaptive Optik untersucht. Im Rahmen der Arbeit wurden erstmalig dreidimensionale Strömungsmessungen in oszillierenden Tropfen durchgeführt, wobei als Zugang zunächst eine transparente Unterlage diente. Die Abtastrate von 1264 Hz ermöglichte die phasenaufgelöste Messung des Strömungsfelds zur ersten und zweiten Tropfeneigenfrequenz bei ca. 80 Hz und 160 Hz. Bei Tropfen auf einer opaken Unterlage zeigten die Ergebnisse, dass die betragsmäßige Strömungsgeschwindigkeit des periodischen Strömungsfelds der ersten Eigenmode ohne Korrektur systematisch zu gering gemessen wird. Durch den Einsatz von adaptiver Optik konnte dieser Fehler reduziert werden.

• Reihe: Dresdner Berichte zur Messsystemtechnik
• Themen: Technologie, Ingenieurswissenschaft, Landwirtschaft, Industrieprozesse Technologie, allgemein Instrumente und Instrumentierung Messtechnik und Kalibrierung
• ISBN: 9783819103421
• Sprache: Deutsch
• Erscheinungsdatum: 12.11.2025
• Größe: 21 x 14.8 cm
• Verlag: Shaker