Voigt, A: Laser-Doppler-basierte Geschwindigkeitsprofil- und

Strömungphänomene spielen in weiten Bereichen der industriellen Anwendung eine zentrale Rolle. Eine besondere Bedeutung kommt dabei der Strömung nahe einer Wand (der Grenzschicht) und dem Gebiet zweier aufeinandertreffender Strömungen unterschiedlicher Geschwindigkeit (der Scherschicht) zu. So hängt die Effzienz und Sicherheit eines Kraftwerks massgeblich von der Effzienz des Kühlkreislaufes ab. Diese wiederum ergibt sich aus der erzwungenen, turbulenten Strömung in Wandnähe des Wärmeübergangs. Die Durchflussbestimmung, z. B. von Erdgas, durch ein Rohr oder eine Düse ist durch genaue Kenntnis des Strömunggeschwindigkeitsprofils möglich, wobei hier eine genaue Kenntnis von Mittenströmung und Grenzschicht notwendig ist. Für diese Anwendungen werden industriell einsetzbare Strömungsmessinstrumente mit hoher Orts- und Geschwindigkeitsauflösung benötigt. In Festplattenspalten, bei Einspritzdüsen und in Mikrokanälen treten Strömungen auf, die auf kleinen Skalen zwei- oder dreidimensionales Verhalten aufweisen. Zur Erfassung solcher Strömungen sind hochauflösende Feldmessverfahren nötig.Der Laser-Doppler-Profilsensor ist ein auf der Laser-Doppler-Anemometrie basierendes Strömungsmessverfahren. Anstelle eines einzelnen Interferenzstreifensystems mit parallelen Strahlen werden zwei überlagerte Streifensysteme mit konvergierenden bzw. divergierenden Streifen verwendet. Dies gestattet die Bestimmung der Position der verwendeten Streuteilchen innerhalb des Messvolumens. Dadurch wird im Vergleich zur konventionellen Laser-Doppler-Anemometrie eine um je eine Grössenordnung und mehr erhöhte Orts- und Geschwindigkeitsauflösung erreicht. Bisher wurde das Messverfahren allerdings ausschliesslich in Strömungsmessungen im nichtindustriellen Bereich zum Nachweis der prinzipiellen Funktionalität eingesetzt. Ausserdem erlaubt der Laser-Doppler-Profilsensor nur eine eindimensionale Positionsbestimmung.In dieser Arbeit wurden erstmalig Profilsensorsysteme für den industriellen Einsatz