Weiterentwicklung der Shake-The-Box Strömungsmesstechnik
iTech4STB
Optische Strömungsmessung um einen frei fliegenden Quadcopter mittels 3D Lagrangian Particle Tracking. Aus den mit Shake-The-Box rekonstruierten Partikeltrajektorien werden hochaufgelöste, zeitabhängige Geschwindigkeits- und Druckfelder bestimmt.
In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) geförderten Projekt iTech4STB entwickeln wir gemeinsam mit dem Verbundführer LaVision GmbH die bildgebende volumetrische Strömungsmesstechnik Shake-The-Box (STB) weiter. Ziel ist es, die Genauigkeit, räumliche Auflösung und Anwendbarkeit der Methode in Windkanalversuchen deutlich zu verbessern.
Aufbauend auf unserer langjährigen Entwicklung der STB-Methode zur dreidimensionalen Langrang’schen Partikelverfolgung (3D Lagrangian Particle Tracking, LPT) erweitern wir deren Einsatz auf instationäre Strömungen über verschiedene Windkanalmodelle hinweg. Damit verbessern wir sowohl die Messgenauigkeit als auch die Nutzbarkeit der Daten für komplexe Strömungsanalysen.
Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf der Weiterentwicklung der Messhardware für großskalige Anwendungen, insbesondere:
Submillimeter große heliumgefüllte Seifenbläschen
Hochleistungsfähige gepulste LED-Arrays
Zur Rekonstruktion kontinuierlicher, zeitaufgelöster 3D-Strömungsfelder aus den Partikeltrajektorien setzen wir inverse Interpolationsmethoden, sogenannte Datenassimilationen (DA), ein. Diese arbeiten mit physikalisch regularisierten Verfahren wie FlowFit und Physics-Informed Neural Networks (PINNs), um Geschwindigkeits-, Gradienten- und Druckfelder zuverlässig zu bestimmen.
Das Projekt führen wir in enger Zusammenarbeit mit der LaVision GmbH durch, die auf vielen Gebieten parallele und ergänzende Vorarbeiten zu den DLR-Kompetenzen geleistet hat. Zum Abschluss realisieren wir eine gemeinsame Windkanalmessung an einem generischen aeroelastischen Common Research Model, bei der wir die entwickelten Verfahren integriert demonstrieren und validieren.
iTech4STB - Weiterentwicklung der STB Lagrangian Particle Tracking und der FlowFit Datenassimilationstechnik für die experimentelle Aerodynamik und -elastik
Laufzeit
4/2026 - 3/2029
Projektbeteiligte
DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
LaVision GmbH
Fördergeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE), Luftfahrtforschungsprogramm (LuFo-7.1), Förderkennzeichen 20Q2416B
