Teilchen in Turbulenzen
Experimente in High-Tech-Windkanälen, vor allem wenn dort Turbulenzen imitiert werden, können maßgeblich zur Klimaforschung beitragen, wenn es etwa um die Bildung von Wolken und Regen geht. Das EU-geförderte Projekt PTURB ("Particles in turbulence: from tracers to rain formation") führte im Windkanal in Göttingen, Deutschland, unter dem Kürzel 3D-LPT neuartige Lasermessungen durch und betrieb damit Spitzenforschung zu diesem Thema. Ziel war es, optische Probleme zu überwinden, die sich aus der Veränderung des Brechungsindex im Zusammenhang mit Druckveränderungen im Windkanal ergeben und so Kameraoptik und Laserprojektion beeinträchtigen. Weitere Herausforderungen waren das Seeding der Strömung und die Installation einer akustischen Sonde zur Messung der Wirbelstärke. Weiterhin baute das Team ein sogenanntes von Kármánsches Strömungsgerät (Von Kármán flow device) für Wasser, das aus zwei koaxial gegenläufig rotierenden Scheiben besteht, um noch anspruchsvollere Experimente bei voll entwickelten Turbulenzen durchführen zu können. Eine weitere wichtige Errungenschaft war die dynamische Kopplung einer turbulenten Strömung mit inertialen Teilchen (d.h. mit Teilchen, die schwerer sind als die Flüssigkeit, in der sie entstehen). Durch diese Experimente erhielten die Forscher Einblicke in eine Vielzahl von Aspekten im Zusammenhang mit dem Klimawandel: von der Ausbreitung Verschmutzungen bis hin zu industriellen Mischprozessen. Darüber hinaus gewann man neue Erkenntnisse über Messtechniken der Strömungsmechanik. Die Projektwissenschaftler führten auch Tests zur Messung der vollständigen Bewegung von Teilchen bei einer gegeben Fluidgeschwindigkeit durch, einschließlich Translation und Rotation. PTURB konnte seine Ziele erreichen und die Forschung hinsichtlich vieler komplizierter Aspekte zu Wetter und Klimawandel einen großen Schritt weiter bringen.