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FORSCHUNGSBEREICH STRUKTUR DER MATERIE
Mit der ultraschnellen 3D-Röntgen-Computertomographie lassen sich die hochdynamischen
Prozesse in Mehrphasenströmungen visualisieren. Die Momentaufnahmen
zeigen, wie eine mit Gasblasen durchsetzte Flüssigkeit eine Engstelle
passiert. Einige Gasblasen werden dabei beschleunigt und deformiert, während
andere hinter dem Hindernis hängen bleiben. Grafik: HZDR/M. Bieberle
dreidimensionale strömunGsbilder
aus der Forschung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf In vielen technischen Anlagen der chemischen
und energieerzeugenden Industrie strömen Gemische aus Flüssigkeiten und Gasen durch Rohrleitungen.
Das Strömungsverhalten solcher Phasengemische ist besonders komplex, wodurch die Vorhersage von
Stoff- und Wärmetransport sowie von mechanischen Belastungen der Behälterwände erschwert wird.
Dr. Martina Bieberle und ihre Kollegen am HZDR haben ein Verfahren entwickelt, um diese Vorgänge nun mit
hoher zeitlicher Auflösung dreidimensional zu beobachten: Die ultraschnelle dreidimensionale Röntgen-Tomographie
basiert auf der schnellen Ablenkung eines Elektronenstrahls, der eine in drei Dimensionen bewegliche
Röntgenquelle generiert. Mit bis zu 500 Volumenbildern pro Sekunde lassen sich komplexe Blasenstrukturen
und deren Dynamik im Innern eines Metallrohrs erfassen.
Die Aufnahmen bieten einen bislang einmaligen Einblick in das Verhalten komplexer Strömungen und tragen
dazu bei, Modellierungen und Simulationen zu verbessern. „Dies könnte die Effizienz bei einigen Verfahren
erhöhen, da präziser vorhersagbar wird, wie sich Mehrphasenströmungen verhalten“, erklärt Martina Bieberle.
Den vollständigen Artikel lesen Sie unter g www.helmholtz.de/gb11-3d-stroemungsbilder
ausblick
Der Forschungsbereich bereitet gegenwärtig eine Neustrukturierung
in drei Programme vor, die in der dritten Periode
der Programmorientierten Förderung implementiert werden
soll. Unter dem künftigen Programm "Materie und Universum"
werden alle grundlagen-orientierten Disziplinen – Teilchen-
und Astroteilchenphysik, Physik der Hadronen und
Kerne sowie Atom- und Plasmaphysik – zusammengeführt.
Die in diesem Programm tätigen Forscherinnen und Forscher
bilden das Rückgrat der deutschen Beteiligung an den
internationalen Großgeräten zur Erforschung des Ursprungs
und der Entwicklung unseres Universums und der Materie.
Im zweiten Programm „Von Materie zu Materialien und Leben“
arbeiten die Betreiber von modernen Strahlungsquellen
eng mit einer interdisziplinären Nutzerschaft aus Naturund
Ingenieurwissenschaften sowie der Medizin zusammen.
Ziel ist unter anderem die Entwicklung neuer Materialien
und Wirkstoffe sowie die Entschlüsselung neuer Phänomene
in kondensierter Materie, elektromagnetischen Plasmen
und in biologischen Systemen. Das dritte Programm „Materie
und Technologien“ wird sich mit neuen technologischen
Konzepten u. a. auf den Gebieten Teilchenbeschleunigung,
Detektorsysteme und der Weiterentwicklung von High Performance
Computing- und Datenspeicherung beschäftigen.
Durch die Neuordnung der Programme sollen zum einen
wissenschaftlich und technologisch verwandte Forschungsthemen
noch stärker miteinander verknüpft werden, um
zusätzliche Synergien zu heben. Zum Anderen gilt es, basierend
auf den neu gewonnenen Forschungsergebnissen, das
Potenzial für die Entwicklung von Befähigungstechnologien
für die Welt von morgen und übermorgen zu stärken.
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