Turbulente Gas-Flüssigkeits-Strömungen sind schneller als gedacht

Wenn in Strömungen starke Turbulenzen auftreten, kommt es zu einer Vermischung von Flüssigkeit und Gas. Solche Gas-​Flüssigkeits-Strömungen treten in viel­fältiger Form sowohl in technischen Systemen wie Kern­reaktoren und Wasser­kraft­werken als auch in der Natur bei Strom­schnellen und brechenden Wellen auf.

Für die Messung solcher Strömungen verwenden man seit den 1960er Jahren spezielle Sonden. Diese intrusiven Strömungs­sonden bestehen aus zwei Nadeln, welche vorbei­strömende Blasen und Tropfen aufstechen. Forscher der ETH Zürich haben das Verfahren jetzt genauer unter­sucht, um das Potenzial wie auch die Grenzen dieser seit langem verwendeten Mess­technik zu bestimmen.

Dafür haben die Forscher Messungen von intrusiven Sonden mit Laser­ge­schwindig­keits­messungen verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Sonden stets tiefere Geschwindig­keiten maßen als das Laser­gerät. Der Grund dafür: Durch die Inter­aktion der Sonden­spitzen mit den vorbei­strömenden Luft­blasen verlieren diese an Geschwindig­keit. Abhängig vom Anwendungs­fall sind gemäß der Studie systema­tische Abweichungen von bis zu zwanzig Prozent entstanden.

„Das neu entwickelte Korrektur­schema ermöglicht weitaus genauere Messungen und dadurch ein besseres Verständnis der effektiv ablaufenden Prozesse“, so Studien­leiter Benjamin Hohermuth von der ETH Zürich.

ETH Zürich / RK

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  B. Hohermuth et al.: Velocity bias in intrusive gas-liquid flow measurements, Nat. Commun. 12, 4124 (2021); DOI: 10.1038/s41467-021-24231-4
• Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Schweiz