Messverfahren für die akustische Absorption in reinen Fluiden zur Bestimmung der Volumenviskosität / von Leander Claes, M.Sc. ; Erster Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Bernd Henning, Zweiter Gutachter: Prof. Dr.-Ing. habil. Jadran Vrabec. Paderborn, 2021
Inhalt
- Vorwort
- Kurzfassung
- Abstract
- Inhaltsverzeichnis
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
- Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen und Symbole
- Einleitung
- Grundlagen
- Verlustbehaftete akustische Wellen
- Schallfeldkenngrößen
- Die verlustbehaftete Wellengleichung
- Dispersionsbeziehung für verlustbehaftete akustische Wellen
- Ausbreitungsgeschwindigkeiten akustischer Wellen
- Schallfelder lokal begrenzter Quellen
- Stand des Wissens und der Technik
- Stand des Wissens anderer Fluidkenngrößen
- Messverfahren für akustische Absorption und Volumenviskosität
- Versuchsaufbau zur Schallgeschwindigkeitsmessung
- Signalverarbeitung zur Absorptionsbestimmung
- Unabhängige Messung der Volumenviskosität
- Verfahren zur Bestimmung der akustischen Absorption
- Absorptionsbestimmung über die akustische Signalintensität
- Auswertung der Energiegeschwindigkeit
- Auswertung des Absorptionsspektrums
- Gewöhnliche Momente des Signalspektrums
- Verschiebung des spektralen Schwerpunkts
- Simulative Evaluation der Algorithmen zur Absorptionsbestimmung
- Abnahme der akustischen Signalintensität
- Auswertung des Absorptionsspektrums
- Gewöhnliche Momente des Signalspektrums
- Verschiebung des spektralen Schwerpunkts
- Auswahl eines Verfahrens zur Absorptionsbestimmung
- Analyse und Weiterentwicklung der Messanordnung
- Einfluss der Schallfeldgeometrie auf die Absorptionsmessung
- Ansätze zur Behandlung systematischer Messabweichungen bei der Absorptionsmessung
- Geschlossene Zylinderanordnung
- Symmetrische Abstrahlcharakteristik
- Erhöhung der Sendefrequenz
- Bezugnahme auf Referenzdaten
- Modifikation der Messanordnung zur Verringerung der systematischen Messabweichungen
- Bestimmung der akustischen Absorption und der Volumenviskosität
- Abschätzung nichtlinearer Effekte
- Referenzdatenbasierte Messung
- Interpolation der Referenzdaten für die Volumenviskosität
- Messung mit der unveränderten Messanordnung
- Messung mit der überarbeiteten Messanordnung
- Abschätzung der Messunsicherheiten
- Abschätzung der Unsicherheit der gemessenen Absorption
- Unsicherheit der ermittelten thermoviskosen Verluste
- Unsicherheit der ermittelten Volumenviskosität
- Vergleich mit Ergebnissen der Molekulardynamik-Simulation
- Zusammenfassung und Ausblick
- Literaturverzeichnis
- Ergänzende Betrachtungen
- Umformungen mathematischer Ausdrücke
- Skalares Potenzial für verlustbehaftete akustische Wellen
- Einfluss der Signalbandbreite auf die Nahfeldeigenschaften
- Eigenschaften gewöhnlicher Momente des Spektrums akustischer Signale
- Identifikation von mehrparametrigen Absorptionsmodellen
- Einfluss der Bandbreite bei Auswertung der Signalintensität
- Simulation von Schallfeldern
- Tabellarische Übersicht der Messergebnisse