| Kategorie | Beschreibung |
|---|---|
| Verantwortlich | Dr. Mariachiara Gallia |
| Messstrecke | 0.5 m x 0.5 m x 1.5 m |
| Max. Geschwindigkeit | 40 m/s |
| Turbulenzgrad | Max. 1.4 % bei 40 m/s |
| Temperatur | -20°C bis 30°C |
| Druck | Umgebungsdruck - nicht kontrolliert |
| Supercooled Droplets App. C | MVD: 10µm bis 60µm -- LWC: 0.1 g/m³ bis 2.0 g/m³ |
| Ice Crystals | MMD: ~ 80µm -- IWC: 3 g/m³ bis 19 g/m³ |
| Thermische Leistung der Kälteanlage | 80 kW |
| Antriebsleistung | 30 kW |
Der BIWT ist ein Windkanal Göttinger Bauart, der für die Untersuchung von Mehrphasenströmungen und Vereisung ausgestattet ist. In der modular aufgebauten, geschlossenen Messstrecke können Untersuchungen an Profilen, Sonden, aber auch Fahrzeugteilen durchgeführt werden. Die Kälteanlage sorgt für konstante Temperaturen bis zu -20°C. Zwei Spraysysteme stellen Tropfen mit unterschiedlichen Durchmessern zur Verfügung, mit denen Untersuchungen zur Tropfenvereisung ermöglicht werden. Ein System zum Einblasen von künstlich erzeugten Eiskristallen gibt die Möglichkeit zur Untersuchung von Eiskristallvereisung an warmen Oberflächen.
Ein hochproduktives Wolkenkammersystem wurde entwickelt, um realistische Eiskristalle zu züchten und zu ernten. In jeder Kammer werden zerstäubte Wassertröpfchen in einen übersättigten kalten Luftstrom eingespritzt und durch rasche Expansion von Druckluft gefroren, durch interne Zirkulation werden die Kristalle in der Schwebe gehalten, bis sie ihre Absetzgröße erreichen und in eine -70 °C kalte Gefriertruhe fallen, um ein Sintern zu verhindern. Für die Beschickung des Windkanals werden die Eisaggregate von einer frequenzgesteuerten Dosiermaschine volumetrisch dosiert und anschließend gesiebt (8 Hz-Oszillation), um Partikel im Zehntelmikrometerbereich zu isolieren. Das gesiebte Eis fällt in eine gekühlte, druckausgeglichene Förderleitung - der Luftstrom wird aus dem Windkanal gespeist und nachgekühlt - durch eine kalibrierte Injektordüse. Nach etwa 30 Sekunden entsteht ein stabiler Partikelmassenstrom, der mit 20 m s-¹ in die Beruhigungskammer des Windkanals injiziert und mit dem Hauptluftstrom vermischt wird.
Unsere Forschung verbindet grundlegende Laborstudien mit anwendungsorientierten Vereisungs-Windkanal-Experimenten, wobei der Schwerpunkt auf der Vereisung während des Fluges liegt. Im Windkanal führen wir kontrollierte Vereisungstests sowohl mit unterkühlten Tröpfchen als auch mit Eiskristallen durch, um die physikalischen Zusammenhänge von Eisbildung, Schichtwachstum, Schmelzen und schließlich Ablösung zu verstehen und thermische Vereisungsschutzsysteme, mechanische Enteisungsschuhe und passive Beschichtungen unter realistischen Strömungs- und Temperaturbedingungen zu bewerten. Um die komplexe Dynamik der Vereisung zu erfassen, setzen wir moderne Messtechniken ein und entwickeln sie stetig weiter - Hochgeschwindigkeitsbildgebung und laserbasierte Sensoren zur Kartierung der Flugbahnen und Größenverteilungen von Tröpfchenwolken (siehe das Beispiel des Interferometric Particle Imageing in der mittleren Abbildung), photogrammetrische und optische Techniken zur detaillierten Rekonstruktion der Eisform (obere Abbildung) und hochauflösende Kameras zur Auflösung feiner Mikrostrukturen und dynamischer Aufprallereignisse wie das Auftreffen eines Eiskristalls auf eine Oberfläche und dessen Zersplittern (untere Abbildung).