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K: Fachverband Kurzzeit- und angewandte Laserphysik

K 2: Gas dynamics – Laser Systems and Laser Applications

K 2.1: Vortrag

Montag, 26. Februar 2024, 14:00–14:20, ELP 6: HS 1

Experimentelle Untersuchungen zu Stoßwellen in Mikro-Stoßrohren mit idealen und realen Gasen — •Lars Jepsen¹, Walter Garen¹ und Ulrich Teubner^1,2 — ¹Hochschule Emden/Leer, Institut für Laser und Optik — ²Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Physik

Stoßwellen spielen in vielen Gebieten der Physik und Technik eine wichtige Rolle. Für sehr dünne Stoßrohre (D_hyd < 200µm) wächst die Grenzschichtdicke auf die Größenordnung des Stoßrohrquerschnittes an, wohingegen in Makro-Stoßrohren (D_hyd ≈ 50mm) der Grenzschichteinfluss oft vernachlässigbar ist. Theoretische Modelle für Mikro-Stoßrohre erfordern daher zusätzliche Informationen der Strömungsform z.B. von geeigneten Kennzahlen.

Es werden ideale Gase in Mikro-Stoßrohren untersucht. Ein schnelles Mikroventil erzeugt bei voreingestellten Treiber- und Testgasdrücken eine Stoßwelle mit nacheilender Kontaktfläche. Eine interferometrische Messung der zeitlichen Dichteänderung am Messort entlang der Stoßachse liefert Informationen über die zeitliche und lokale Stoß- sowie Kontaktflächenausbreitung unter Reibungseinfluß.

Ein weiteres Experiment beschäftigt sich mit der Ausbreitung von Stoßwellen in realen Gasen mit Grenzschichtkondensation an der Oberfläche des aus Glas bestehenden Stoßwellenrohres. Die zeitliche Entwicklung der Kondensationsschichtdicke auf der Rohrinnenwandung wird mit einem Laserreflexionsinterferometer gemessen und liefert die Kondensationsschichtdicke als Funktion der Zeit, die besonders in Mikro-Stoßrohren wichtige Hinweise auf die Strömungsform gibt.

Keywords: Stoßwellen; ideale Gase; reale Gase; Stoßrohr; Grenzfläche