Was ist Schlieren-Bildgebung?
Die Schlieren-Bildgebung ist eine optische Technik, die zur Visualisierung von Strömungen und Schwankungen in Gasen und Flüssigkeiten verwendet wird. Der Name “Schlieren” stammt aus dem Deutschen und bedeutet “Schlierenbildung” oder “Schattenbildung”. Die Technik wurde erstmals im 17. Jahrhundert von dem niederländischen Physiker Johann Christoph Sturm angewendet und später von anderen Wissenschaftlern weiterentwickelt.
Wie funktioniert Schlieren-Bildgebung?
Die Schlieren-Bildgebung nutzt die Tatsache, dass sich Lichtstrahlen beim Durchgang durch ein Medium mit unterschiedlicher Dichte biegen und brechen. Wenn eine Strömung oder ein Schwankung in einem Medium auftritt, verändert sich die Dichte in bestimmten Bereichen. Diese Veränderungen können mit einem speziellen optischen System sichtbar gemacht werden. Das System besteht aus einer Lichtquelle, einem Kollimator, einem Schlierenoptikkopf und einer Kamera. Die Lichtquelle erzeugt einen parallel verlaufenden Strahl, der durch den Kollimator auf den Schlierenoptikkopf fällt. Dort wird der Strahl durch eine Öffnung in eine Linse gelenkt, die ihn auf einen Beobachtungsschirm lenkt. Wenn die Strömung oder die Schwankung das Licht durchlässt, entstehen Schatten oder Schlieren auf dem Schirm. Diese Schatten oder Schlieren können mit der Kamera aufgenommen und visualisiert werden.
Anwendungen der Schlieren-Bildgebung
Die Schlieren-Bildgebung wird in verschiedenen Bereichen angewendet, wie zum Beispiel in der Aerodynamik, der Strömungsmechanik, der Brennraumdiagnostik und der Materialprüfung. Die Technik kann dazu beitragen, das Verständnis von Strömungen und Schwankungen in Gasen und Flüssigkeiten zu vertiefen und die Effizienz von technischen Geräten und Prozessen zu verbessern.
Beispiel: Schlieren-Bildgebung in der Aerodynamik
In der Aerodynamik wird die Schlieren-Bildgebung eingesetzt, um die Strömung um Flugzeuge, Raketen, Windkraftanlagen und andere Luftfahrzeuge zu visualisieren. Die Technik kann dabei helfen, Design- und Konstruktionsprobleme zu erkennen und zu lösen. Zum Beispiel können durch Schlieren-Bildgebung Verwirbelungen und Störungen in der Luftströmung sichtbar gemacht werden, die zu Turbulenzen und Verlusten in der aerodynamischen Leistung führen können. Die Technik kann auch zur Optimierung von Triebwerken und zur Verbesserung der Treibstoffeffizienz eingesetzt werden.