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Institut für Strömungsmechanik
Technische Universität Braunschweig | Institut für Strömungsmechanik
Hermann-Blenk-Str. 37 | 38108 Braunschweig | Deutschland
Bachelor-/Studien-/Master-/Diplomarbeit:
Thema: Ausarbeitung eines Konzepts für die Einführung von
Eispartikeln in einen Mehrphasenwindkanal
Bearbeitungszeit: 4-6 Monate | Art: theoretisch, experimentell
Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Arne Baumert Dr.-Ing. Stephan Bansmer
Tel.: +49 (0)531 391 94261 Tel.: +49 (0)531 391 94231
E-mail: a.baumert@tu-bs.de E-mail: s.bansmer@tu-bs.de
Von Beginn der 90er Jahre an wurden während des Reiseflugs kommerzieller Flugzeuge in
großen atmosphärischen Höhen eine Vielzahl an Vorfällen erfasst, bei denen es zu starken
Leistungseinbußen oder gar zu Ausfällen der Triebwerke gekommen ist. Wie sich erst in der
jüngeren Vergangenheit herausgestellt hat, sind diese Ereignisse auf die Präsenz winziger
Eiskristalle zurückzuführen, welche insbesondere in der Nähe konvektiver Wettersysteme in
tropischen Regionen vorzufinden sind. Es wird davon ausgegangen, dass diese Kristalle zu
Eisablagerungen an den Schaufeln der vorderen Verdichterstufen führen können und zudem
die Gefahr des „Flame-Outs“ besteht, falls sich größere Mengen Eis plötzlich ablösen und in
die Brennkammer gelangen. Darüber hinaus stellen die Eispartikel eine Gefahr für die Messinstrumentierung
eines Flugzeuges dar, beispielsweise in Form von Vereisung der Pitot-
Sonde.
Aus diesem Grund sind im Mehrphasenwindkanal des Instituts für Strömungsmechanik
Untersuchungen geplant, bei denen die atmosphärischen Bedingungen in so genannten
kalten Wolken reproduziert werden sollen. Dazu gehört zum einen die Simulation von
Mischphasen-Bedingungen, bei denen Eiskristalle und unterkühlte Wassertropfen gemeinsam
auftreten, sowie die Nachstellung der Bedingungen in sehr kalten Regionen, in denen
ausschließlich feste Eiskristalle vorzufinden sind. Zu diesem Zweck wird aktuell ein
Eispartikelgenerator entwickelt, welcher in der Lage ist große Mengen an Eispartikeln zu
erzeugen, deren Eigenschaften denen natürlicher Kristalle bestmöglich entsprechen.
Im Rahmen der ausgeschriebenen wissenschaftlichen Arbeit soll ein Konzept erarbeitet
werden, um die Eispartikel in den Kanal einzubringen. Dabei ist sicherzustellen, dass die
Partikel während der vorangegangenen Lagerung und während des Transports ihre
Eigenschaften bezüglich Form und Dichte beibehalten und sich keine zusammenhängenden

Klumpen bilden. Zudem soll der geförderte Partikelstrom variiert und im Kanalquerschnitt
eine möglichst homogene Partikelverteilung erzielt werden.
Die Arbeit umfasst daher folgende Aufgaben:
- Einarbeitung in die grundlegende Theorie zur Mehrphasenströmung
- Literaturrecherche bezüglich der Förderung von Feststoffpartikeln und Kältetechnik
- Erarbeitung eines Konzepts zur Integration der Eispartikel in den Windkanal
- Experimentelle Untersuchung der Lagerung und Förderung von Eispartikeln
Wünschenswert sind folgende Kenntnisse / Qualifikationen:
- Gute Kenntnisse in den Bereichen Strömungsmechanik, Thermodynamik sowie
Wärme- und Stoffübertragung
- Eigenständige Arbeitsweise
- Spaß am Experimentieren
Die Arbeit kann umgehend begonnen werden.
[1]
[2]
[3]
[1] Eispartikelzufuhr am Versuchsstand der National Research Council of Canada, D. Fuleki. NRC Ice Crystal
Testing, Envirotrec Ice Crystal Conference, 2011
[2] Vorderansicht des Mehrphasenwindkanals des Instituts für Strömungsmechanik
[3] Unterschiedliche Erscheinungsformen natürlicher Eiskristalle, K.G. Libbrecht. The Physics of Snow Crystals,
Reports on Progress in Physics, Vol. 68, pp. 855-895, 2005