Raumfahrtanwendungen

KIKS

Das Vorhaben hat zum einen die Evaluierung der möglichen industriellen Verwertung der untersuchten elektrohydrodynamischen Effekte und zum anderen die abschließende Veröffentlichung der Ergebnisse der in den Parabelflügen, beim ballistischen Raketenflug und im Labor durchgeführten Experimente zum Ziel. Im Fokus des Experiments steht dabei die experimentelle Untersuchung der thermischen Konvektion in einer Zylinderspaltgeometrie unter dem Einfluss eines elektrischen Zentralkraftfeldes (elektrohydrodynamische Konvektion). Mit den aus der Vorbereitungsphase gewonnenen und den aktuell erwarteten Erkenntnissen zur elektrohydrodynamischen Theorie und der damit verbundenen Möglichkeit zur künstlichen Krafterzeugung wird ein Beitrag für technische Anwendungen insbesondere im Bereich von miniaturisierten (Rohr-)Wärmetauschern geleistet.

In Laborexperimenten auf der Erde liegt mit der Bedingung von g=9.81m/s2 eine dominierende Kraftwirkung (Auftrieb) vor. Diese bewirkt bei der Betrachtung der thermischen Konvektion in einem mit Fluid gefüllten Zylinderspalt eine ausgeprägte Vorzugsrichtung. Unter Mikrogravitation lässt sich mit Hilfe des dielektrophoretischenEffekts ein Kraftfeld im Zylinderspalt generieren, das nicht von der natürlichen Gravitationskraft überlagert ist.

Mikrogravitations-Experimente zur Untersuchung der elektrohydrodynamischen Konvektion im Zylinderspalt wurden bisher im Rahmen von Parabelflug-Kampagnen im Herbst 2009, im Herbst 2010, im Frühjahr 2012 und 2013 sowie im Herbst 2014 im Rahmen des Geoflow-Projektes erfolgreich durchgeführt. Im Zentrum der bisherigen Untersuchungen stand der vertikale Zylinderspalt, der in zwei Radienverhältnissen η=0.5 und 0.9 mit zwei verschiedenen Fluiden mit unterschiedlicher Prandtl-Zahl Pr (Pr=12, 65) betrachtet wurde. Insgesamt hat sich hierbei gezeigt, dass mit Hilfe des dielektrophoretischen Effektes der Wärmetransport im System durch die Erzeugung von Instabilitäten in Form von Musterbildung erhöht werden kann.

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