dc.contributor.advisor | Schmidt, Christoph F. Prof. Dr. | |
dc.contributor.author | Söhnholz, Hendrik | |
dc.date.accessioned | 2017-04-03T09:58:17Z | |
dc.date.available | 2017-04-03T09:58:17Z | |
dc.date.issued | 2017-04-03 | |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0023-3E00-F | |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-6176 | |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-6176 | |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-6176 | |
dc.language.iso | deu | de |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
dc.subject.ddc | 530 | de |
dc.title | Temperatureffekte bei der lasererzeugten Kavitation | de |
dc.type | doctoralThesis | de |
dc.title.translated | Thermal effects in laser-generated cavitation | de |
dc.contributor.referee | Schmidt, Christoph F. Prof. Dr. | |
dc.date.examination | 2016-10-26 | |
dc.subject.gok | Physik (PPN621336750) | de |
dc.description.abstractger | Diese Arbeit behandelt den Einfluss der Wassertemperatur auf die Dynamik von
einzelnen lasererzeugten Kavitationsblasen sowie den Wärmetransport zwischen
Blase und Flüssigkeit während der Blasenschwingung, insbesondere im
Blasenkollaps.
Im Experiment wird ein Nanosekunden-Laserpuls in eine spezielle
temperaturgeregelte Küvette fokussiert. Im Wasser kann auf diese Weise eine
einzelne Kavitationsblase erzeugt werden. Die Blasendynamik bei verschiedenen
Wassertemperaturen wird durch eine Hochgeschwindigkeitskamera erfasst und
zusätzlich mit Hilfe verschiedener Modelle für kugelförmige Blasen numerisch
berechnet. Zur Untersuchung des Wärmetransports zwischen Blase und Flüssigkeit
werden Temperaturmessungen mittels laserinduzierter Fluoreszenz (LIF)
durchgeführt. Dabei wird ausgenutzt, dass bei dem verwendeten Farbstoff die
Fluoreszenzintensität mit steigender Temperatur abnimmt. Ein Hydrofon zeichnet
in den Experimenten die von der Blase ausgehenden Stoßwellen auf.
Die aus den Hochgeschwindigkeitsaufnahmen resultierenden
Blasenradius-Zeit-Kurven zeigen, dass der Dampfdruck einen großen Einfluss auf
die Blasendynamik hat. Die abgestrahlten Stoßwellen sorgen für eine Dämpfung
der Blasenschwingung. Bei hohen Wassertemperaturen kollabiert die Blase
langsamer und ihr Radius bleibt im Kollaps größer. Stoßwellen werden als die
Hauptursache für Kavitationserosion angesehen. Die bei langsamerem Kollaps
schwächeren Stoßwellen könnten eine geringere Kavitationserosion bewirken.
Bei den LIF-Temperaturmessungen konnte eine reduzierte Fluoreszenzintensität
in der Nähe einer lasererzeugten Blase beobachtet werden. LIF-Messungen an
einer im Schallfeld gefangenen Blase zeigen ebenfalls einen deutlichen Abfall
der Fluoreszenzintensität in der Nähe der Blase. Es ist allerdings noch offen,
ob dieser Intensitätsabfall durch eine Temperaturerhöhung zustande kommt oder
ob Fluoreszenzlöschung durch chemische Reaktionsprodukte stattfindet. Falls
es sich um eine Temperaturerhöhung handelt, dann muss die von der Blase
abgegebene Wärmemenge sehr klein sein. | de |
dc.description.abstracteng | The purpose of this thesis is to examine how the dynamics of single
laser-generated bubbles is affected by the water temperature. In addition, the
heat transport between a bubble and the surrounding liquid throughout the
bubble oscillation is investigated with a focus on the bubble collapse.
A nanosecond laser pulse is focused into a special temperature-controlled
cuvette. In this way a single bubble can be produced in the water. The bubble
dynamics at elevated temperatures is studied both experimentally using a
high-speed camera and numerically using various models for single spherical
bubbles. In order to estimate the amount of heat transported from the bubble
to the liquid, temperature measurements are carried out using the
laser-induced fluorescence (LIF) method. The fluorescence intensity of the dye
dissolved in water decreases with increasing temperature. The shock waves
emitted by the bubble are recorded with a hydrophone.
Radius-time data obtained from the high-speed recordings show the strong
influence of the water vapour pressure on the bubble dynamics. Shock wave
emission leads to damping of the bubble oscillation. At elevated temperatures
the bubble collapses more slowly and is compressed more weakly. Shock waves
are considered the main cause for cavitation erosion. The shock waves are
weaker for slowly collapsing bubbles. Therefore the damage might be reduced in
this case.
In the LIF temperature measurements, a decrease of the fluorescence intensity
close to a laser-generated bubble is observed. LIF measurements on a single
bubble trapped in a sound field also show a strong decrease of the
fluorescence intensity in the vicinity of the bubble. It is yet unclear if
this decrease is due to a temperature increase or due to quenching of the
fluorescent dyes by products of chemical reactions inside the bubble.
Assuming that there is a temperature increase, the amount of heat
transported from the bubble to the liquid would be very low. | de |
dc.contributor.coReferee | Parlitz, Ulrich Prof. Dr. | |
dc.subject.ger | lasererzeugte Kavitation | de |
dc.subject.ger | Blasendynamik | de |
dc.subject.ger | Wassertemperatur | de |
dc.subject.ger | Wärmetransport | de |
dc.subject.ger | laserinduzierte Fluoreszenz (LIF) | de |
dc.subject.ger | Stoßwellen | de |
dc.subject.eng | laser-generated cavitation | de |
dc.subject.eng | bubble dynamics | de |
dc.subject.eng | water temperature | de |
dc.subject.eng | heat transport | de |
dc.subject.eng | laser-induced fluorescence (LIF) | de |
dc.subject.eng | shock waves | de |
dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-0023-3E00-F-8 | |
dc.affiliation.institute | Fakultät für Physik | de |
dc.identifier.ppn | 883808161 | |