Velocimetrie bei seltener Strömung

Hochgeschwindigkeitsströmungen, wie Überschall- und Hyperschallströmungen, sind für die Luft- und Raumfahrttechnik und die Validierung von Strömungsdynamikprogrammen von entscheidender Bedeutung. In dieser Arbeit werden die Geschwindigkeiten von Strömungen, die in einer Expansionskammer erzeugt werden, mit drei Techniken charakterisiert: einer intrusiven, dem Rapid Ionisation Detector, und zwei optischen, Schlieren und einer modifizierten Schlierenmethode in Kombination mit molekularer Jodabsorption.Mit dem Rapid Ionisation Detector konnten Strömungen mit einem Druck von 10^-6 mbar und Geschwindigkeiten von 21 bis 726 m/s untersucht werden. Mit der Charakteristiken-Methode wurden Strömungen mit Mindesttemperaturen von 29 K und Mach-Zahlen von bis zu 12 erhalten. Mit der Schlieren-Velocimetrie konnten Strömungen in Hohlräumen von bis zu 200 mbar, mit Geschwindigkeiten von 5,2 bis 66,5 m/s, Temperaturen von 297,6 bis 300 K und einer maximalen Mach-Zahl von 0,2 sichtbar gemacht werden.Die modifizierte Schlieren-Methode ermöglichte die Visualisierung von Strömungen bei Drücken bis zu 15 mbar, eine Größenordnung niedriger als bei der konventionellen Methode, mit Geschwindigkeiten von 92 bis 190 m/s, Temperaturen von 280,1 bis 295,3 K und einer maximalen Mach-Zahl von 0,6.