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Kapitel 6. Versuchauswertung mittels PIV- Verfahren
6.3.2 Geschwindigkeitsprofil
Die Auswertung der Daten ergibt ein Geschwindigkeitsprofil, welches in Abb. 6.11 dargestellt
ist. In diesem Profil wird der mittlere Betrag der Geschwindigkeit jedes Messpunktes
in Abhängigkeit von dessen x-Koordinate abgetragen.
Abb. 6.11: Scatter-Plot des Geschwindigkeitsprofils.
Da sich die Luftbläschen an der Wand des Rohrs bewegen, müsste sich bei einer laminaren
Strömung eine konstante Geschwindigkeit ausbilden. Da aber das Geschwindigkeitsprofil ein
Maximum in der Mitte des Messbereichs aufweist, ist von einer turbulenten Strömung im
Rohr auszugehen. Zum Rand des Messbereichs hin ist ein Anstieg der Geschwindigkeit zu
erkennen. Dies lässt sich auf zwei Gründe zurückführen. Zum einen ist der Randbereich der
ROI nicht über den gesamten Messzeitraum vollständig mit Luftbläschen bedeckt. Es kann
hier also zu Fehlzuordnungen mit dem Hintergrund kommen. Zum anderen sind im Randbereich
die Luftbläschen kleiner und liegen weniger dicht gepackt beieinander. Dies führt
zu kleineren Reibungskräften zwischen den Luftbläschen. Auch weisen kleinere Luftbläschen
eine höhere Anpassung an die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers im Rohr auf.
In obigem Geschwindigkeitsprofil wurde nur der Betrag der Geschwindigkeit berücksichtigt.
Diese Vereinfachung kann getroffen werden, da der Winkel der Verschiebungsvektoren
gegenüber der y-Bildachse im gesamten Messbereich unter 3 ◦ liegt (siehe Abb. 6.12). Rückschlüsse
auf die Abhängigkeit der Geschwindigkeit von der y-Koordinate und der daraus
resultierende Verlauf der Geschwindigkeit lassen sich aus dem Bereich schließen, in dem sich
die Geschwindigkeiten an einer x-Koordinate bewegen. Da diese Bereiche recht schmal sind
lässt sich die Strömung als gleichförmig und unter Berücksichtigung der Bewegungsrichtung
als geradlinig bezeichnen.
Masterarbeit Julian Paar 57