Experimentelle Untersuchung des Erstarrungsverhaltens unterkühlter aufsitzender Wassertropfen

2015/11/04

Experimentelle Untersuchung des Erstarrungsverhaltens unterkühlter aufsitzender Wassertropfen

Bachelor-/Master-Thesis

Unterkühlte Tropfen stellen ein ernstes Problem für die Luftfahrt dar, da sie zur Vereisung von Flugzeugteilen, wie Tragflächen oder Messsonden führen können. Mit Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes sind sie flüssig in einem meta-stabilen Zustand und Erstarren beim Aufprall auf kalte Flugzeugoberflächen.

Während vereiste Tragflächen den Auftrieb reduzieren und den Luftwiderstand erhöhen, resultieren vereiste Messsonden in Fehleinschätzungen der Flugbedingungen, was im schlimmsten Fall zu einem Absturz des Flugzeugs führt.

Verschiedenste Effekte spielen während eines solchen Tropfenaufpralls eine Rolle und beeinflussen sich dabei gegenseitig. Zur Untersuchung des fluid- und thermodynamischen Verhaltens eines auf einer Oberfläche gefrierenden Tropfens wurden am Fachgebiet Versuche mit unterkühlten Tropfen auf einer Kupfer- und einer Aluminiumoberfläche durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass das Substrat, bzw. dessen thermische Eigenschaften einen Einfluss auf das Gefrierverhalten der unterkühlten Flüssigkeit hat.

Zur Untersuchung des Einflusses der Substrateigenschaften sollen weitere Versuche durchgeführt werden, wobei dabei verschiedenste Materialien als Substrat verwendet werden sollen. Ein Prüfstand zur Durchführung dieser Experimente existiert bereits und erlaubt eine Unterkühlung der Wassertropfen auf bis zu -20 °C.

Voraussetzungen:

  • Interesse an Thermodynamik, insbesondere Phasenwechsel und Wärmeübertragung
  • Experimentelle Erfahrung und Geschick im Umgang mit Versuchseinrichtungen von Vorteil
  • Motivation & Selbstständigkeit

Aufgaben:

  • Einarbeitung in das Thema
  • Festlegung geeigneter Versuchsparameter und -materialien
  • Durchführung und Auswertung der Versuche
  • Optional: Versuch der Modellbildung zur Beschreibung des Gefrierprozesses und der Einflüsse

Beginn ab sofort

Bei Interesse:

Markus Schremb, M.Sc.

Raum: L2|06 414

06151 16-22195

schremb@sla.tu-darmstadt.de

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