Sedimentation kleiner, schwerer partikel durch eine ebene, zweidimensionale mischschicht / Осаждение мелких тяжелых частиц через плоский двухмерный смешанный слой

In theoretischen Modellrechnungen von partikelbeladenen Scherschichten (Martin und Meiburg [ 19941 sowie Rqju und Meiburg [ 19941) wurde eine Akkumulation von Teilchen an der Peripherie von Wirbelstrukturen und eine damit einhergehende Ausdünnung der Partikelkonzentration in den Wirbelzentren gefunden. Dieses Entmischungsphänomen ist der zentrale IJntersuchungsgegenstand der vorliegenden Arbeit. Damit diese Entrnischu~lgsphänomele experimentell untersucht werden konnte, mußte vorgängig eine entsprechende Strömung erzeugt werden. Daher wurde eine Versuchsanlage zur Erzeugung einer natürlichen Mischschicht mit ihren innewohnenden, typischen zweidimensionalen Wirbelstrukturen aufgebaut und getestet. Es wurde eine neue Strömungsmesstechnik entwickelt mittels der unabhängig voneinander die Geschwindigkeitsfelder der Partikel- und der Fiuidphase simultan und am glcichen Ort gemessen werden konnten. Anschliessend wurde eine bildverarbeitende Routine, die Kleinste-Quadrate-Anpassung, verwendet, um die lokalen, affinen Transformationsparameter zwischen den experimentell detektierten Doppelbildern der Partikel- und der Fluidphase zu berechnen. Weitere Auswerteroutinen wurden bereitgestellt, beispielsweise um die Geschwindigkeitsfelder aus diesen Paranietern zu bestimmen. Die Kleinste-Quadrate-Anpassung erlaubte es darüber hinaus, auch die Divergenz, (7,weiclirnensionalität) und die Wirbelstärke in der Mischschicht (insbesondere in Gegenwart von Scdimentl?artikeln) zu untersuchen. .Experimentell gelang es erstmals den von Martin und Meiburg Cl9941 sowie Ra& und Meiburg [ 19941 vorausgesagten Effekt einer Akkumulation von Partikeln an der Peripherie von Wirbelstrukturen, eine damit einhergehende Ausdiinnung der Partikelkonzentration in den Wirbelzentren WKI das Ausfallen der Partikel in Bandstrukturen durch eine Mischschicht nachzuweisen. Es konnte im weiteren auch die Giiltigkeit der Gleichung von Maxey und Riley 119833, welche die Partikelbewegung im Gültigkeitsbereich der verdünnten Partikelphase beschreibt, in einer Mischschicht bestätigt werden. <...>