Nr. 2  2003    

 

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IKE-FACHPRAKTIKUM

 

Das übergeordnete Projektziel im Rahmen von 100-online ist es, den Praktikums-teilnehmern einerseits zur Vorbereitung des Praktikums Lehr- und Informations-material im Netz zur Verfügung zu stellen, andererseits die Lehrinhalte im Praktikum anhand anschaulicher, elektronisch aufbereiteter Präsentationen adäquat zu vermitteln. Eine Einzelzielsetzung ist es, die am IKE entwickelte Bildverarbeitungs-Bibliothek (IKE_DBV) netzwerkfähig umzugestalten und sie im Praktikum einzu-setzen.

Am Institut für Kernenergetik und Energiesysteme (IKE) werden den Studierenden im Rahmen der Hauptfachvorlesung Energie- und Anlagentechnik drei Praktika in der Abteilung Energiewandlung und Wärmetechnik (EW) angeboten:

  • Wasserstoffspeicherung und Brennstoffzellen
  • Mikroelektronikkühlung mittels Wärmerohr
  • Laser-Doppler-Anemometrie (LDA) / Strömungsvisualisierung

Insbesondere in den beiden letztgenannten Praktika werden optische Messverfahren und Visualisierungsmethoden mit entsprechenden Auswertetechniken (digitale Thermographie, Hochgeschwindigkeitsvideoaufnahmen von Zweiphasen-Strömungen, LDA-Strömungsmessungen, digitale Bildverarbeitung) behandelt.

Praktikumsinhalte

Die Praktikumsinhalte im Wärmerohrpraktikum sind:

  • Theoretische Grundlagen eines Wärmerohrs
  • Anwendungs- und Einsatzgebiete
  • aktuelle Forschungsarbeiten und
  • eingesetzte Messtechniken (speziell: digitale Thermographie, Strömungs-visualisierung).

Im Praktikum Laser-Doppler-Anemometrie (LDA) / Strömungsvisualisierung werden insbesondere folgende Themen behandelt:

  • Optische Strömungsmess- / Visualisierungstechniken an den Beispielen LDA und PIV
  • Laser-Doppler-Anemometrie (LDA): Theoretische Grundlagen, Messaufbau, Signal-auswertung.
  • Particle Image Velocimetry (PIV): Theoretischer Hintergrund, Visualisierungs-techniken, digitale Bildauswertemethoden.

Projektziele

Das übergeordnete Projektziel im Rahmen von 100-online ist es, den Praktikums-teilnehmern einerseits zur Vorbereitung des Praktikums Lehr- und Informations-material im Netz zur Verfügung zu stellen, andererseits die Lehrinhalte im Praktikum anhand anschaulicher, elektronisch aufbereiteter Präsentationen adäquat zu vermitteln. Eine Einzelzielsetzung ist es, die am IKE entwickelte Bildverarbeitungs-Bibliothek (IKE_DBV) netzwerkfähig umzugestalten und sie im Praktikum einzu-setzen.

Stand der Arbeiten

Die Praktikumsunterlagen für das Wasserstoffpraktikum können inzwischen als PDF File von der Abteilungs-Homepage heruntergeladen werden. Der grundlegende Messaufbau eines Laser-Doppler-Anemometers mit Erläuterungen zu den verwendeten Komponenten kann interaktiv auf der Praktikums-Homepage abgerufen werden. Weiterhin werden der theoretische Hintergrund des LDA-Messprinzips und die optische Funktionsweise in vereinfachter Form erklärt.
Repräsentative Visualisierungsbeispiele thermofluiddynamischer Vorgänge aus aktuellen Forschungsarbeiten (z. B. Thermogramm einer Mikrowärmerohrplatte (Abbildung 1), Hochgeschwindigkeitsvideoaufnahmen der Blasenbildung an einem rohrförmigen Hochleistungswärmeübertrager (Abbildung 2)) wurden digitalisiert und können im Netz abgerufen werden. Die Möglichkeiten der digitalen Bildauswertung zur automatischen Blasendetektion werden schrittweise anhand entsprechender Videobildsequenzen veranschaulicht (Abbildung 3).


Abb. 1: Mikrowärmerohrplatte (oben), Thermogramm Mikrowärmerohrplatte im Betrieb (unten)

Abb. 2: Hochgeschwindigkeitsvisualisierung der Blasenbildung an einem Hoch-leistungswärmeübertrager (Bildaufnahmerate 1125 Bilder/s)



Abb. 3: Digitale Bildverarbeitungsschritte zur Bestimmung der Blasenab-reißdurchmesserverteilung an einem Hochleistungswärmeübertrager

Das Einzelziel, die Erstellung einer netzwerkfähigen Bildverarbeitungssoftware, ist noch nicht erreicht; grundlegende Arbeiten dafür sind allerdings durchgeführt. Die Bildverarbeitungssoftware IKE_DBV wurde in Teilen in das Java-Framework EVIPRO portiert, das als Ausgangsbasis für weitere Arbeiten dienen soll.

Weitere geplante Arbeiten

  • Ausbau der Praktikums-Homepage, u.a. weitere Umsetzung vorhandener und Erstellung neuer Lehrunterlagen zur Vervollständigung und Erweiterung der elektronischen Praktikumsunterlagen
  • Einbindung der EW-Abteilungspraktika in die übergeordnete IKE-Homepage, z. B. Bereitstellung einer zentralen Online-Praktikumsanmeldung über die IKE-Homepage
  • Aus dem Java-Framework EVIPRO (Teilimplementation der Bildverar-beitungsbibliothek IKE_DBV in JAVA, s.o.) sollen einzelne, für das Praktikum relevante Java-Applets entwickelt und für das Praktikum Strömungs-visiualisierung bereitgestellt werden.

[ Autor/en:  Dipl.-Ing. Rudi Kulenovic  Institut:  Institut für Kernenergetik und Energiesystem (IKE), Abteilung EW  Link zum Projekt :  http://www-ew.ike.uni-stuttgart.de/frames/ewflehr.htm ] [ Druckversion ]




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