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Dipl.-Ing. Dr. Dominik Hofer
Betreuung und Begutachtung durch:
Betreuer, Begutachter und Prüfer: | |
| Betreuer, Begutachter und Prüfer: | o.Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Philipp Gittler, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster |
Weiterer Prüfer: | a.Univ.-Prof. Dr. Josef Scharinger, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster |
| Rigorosum: | 28. September 2021 |
Fünf auf den ersten Blick sehr verschiedene, rezensierte Beiträge in international anerkannten Journalen werden in dieser Arbeit präsentiert. Die Themen reichen dabei von der numerischen Approximation des Huygens-Fresnelschen Prinzips, über die Strommessung in Leiterbahnen oder durch flüssigen Stahl, bis hin zum 3D-Vermessen der Strömungsfelder kleiner Ventilatoren. Trotz der offensichtlichen thematischen Unterschiede verbindet diese Arbeiten eine Gemeinsamkeit: Methoden der Bildverarbeitung und der optischen Messtechnik führen zu den in der Arbeit präsentierten Ergebnissen.
Jeder Punkt auf einer Wellenfront ist der Ursprung einer Kugelwelle und die Einhüllende aller Kugelwellen propagiert die Wellenfront. Dieses grundlegende Prinzip wurde in `A numerical approximation of the Huygens-Fresnel integral' mit numerischen Methoden gelöst um Laserspeckles und andere Interferenzerscheinungen berechnen zu können. Ein ähnlicher Algorithmus berechnet das Biot-Savart Gesetz im Artikel `2D-Stromverteilungen und ihre Magnetfelder: ein Beispiel-Problem'. Hier wurde das Magnetfeld über stromdurchflossenen Leiterbahnen gemessen und Methoden der Bildverarbeitung erlaubten es den verursachenden planaren Stromfluss zu bestimmen.
Ein Industriepartner war an der Strömung im Inneren des Gießrohrs einer Stranggussanlage interessiert. Zu diesem Zweck wurde ein Demonstrator (siehe Abb. 1) gefertigt der den Strahl flüssigen Stahls durch einen senkrechten massiven Kupferstab simuliert. Ein eingeprägter Strom verursacht natürlich auch hier ein Magnetfeld das gemessen und analysiert werden konnte. `Image processing for calibrating a coordinate measurement set-up' behandelt den Kalibrierprozess dieses Aufbaus und der Messgeräte, liefert aber auch erste Ergebnisse für die Strommessung.
Abb. 1: Zeichnung des Messaufbaus zum Messen der Magnetfelder in einer Ebene rund um den vertikalen Leiter.
`High-Resolution 2.5D Particle Image Velocimetry Measurements of the Flow Fields Generated by Small Fans' beschäftigt sich mit der Entwicklung einer Variante der PIV (siehe Abb. 2), die Luftströmungen räumlich in 3D erfassen kann.
Abb. 2: Zeichnung des 2.5D Particle Image Velocimeters.
Freistrahl des Axiallüfters. Die beobachtete Fläche bewegt sich von der Ausblasfläche weg.
Ein Axial- und ein Radiallüfter, wurden vermessen und mit Methoden der Bildverarbeitung ausgewertet. Anhand der Messdaten konnte nicht nur die Richtung und die Geschwindigkeitsverteilung der Freistrahlen bestimmt werden, sondern es wurde auch eine Rotation beider Geschwindigkeitsfelder festgestellt. Der gleiche Radiallüfter stand auch im Mittelpunkt der Studie `Particle image velocimetry and constant temperature anemometry measurements of the jet produced by a centrifugal fan,' die das ganze Potential der neuen Messmethode ausschöpft. Neben der Form und Richtung des Freistrahls wurden hier auch der Volumen- und der Impulsstrom bestimmt. Ein Hitzdrahtanemometer lieferte in ausgezeichneten Punkten zusätzliche Messdaten, die Rückschlüsse auf die Turbulenz des Freistrahls zuließen und auch zur Kontrolle und Ergänzung der Daten dienten.
In den einzelnen Arbeiten werden die Vorteile der präsentierten Methoden offensichtlich: sie sind nichtinvasiv, liefern anschauliche (bildhafte) Ergebnisse und erzeugen, bedingt durch die hohe Qualität moderner Optiken, Kameras und Algorithmen, präzise Resultate.
Schlagwörter: Huygens-Fresnel Approximierung, Magnetfeldtomography, Freistrahl eines Lüfters, Geschwindigkeitsfelder messen
