Bestimmung von Geschwindigkeitsfeldern in Strömungen durch Ausnutzung von Schweifbildung bei der optischen Bewegungsdetektion

In der Strömungsanalyse ist die Bestimmung der auftretenden Geschwindigkeitsfelder von größter Bedeutung. Etablierte, korrelationsbasierte Verfahren verwenden Tracerpartikel zur Visualisierung von Strömungen und erfordern mind. zwei zeitlich aufeinanderfolgende Einzelbilder um daraus Geschwindigkeitsvektoren zu extrahieren. Ein zusätzliches Problem dieser Verfahren stellt der häufig sehr geringe Kontrast der Tracerpartikel dar. Um diese Nachteile zu überwinden, haben wir ein bewegungsdetektierendes Verfahren auf der Basis optischer, zeitlicher Hochpassfilterung entwickelt. Während unser System unbewegten Hintergrund ausblendet und bewegte Tracerpartikel stark kontrastiert, lässt es diese zusätzlich einen Schweif ausbilden. Dieser Schweif hängt in Länge und Intensität direkt von der Geschwindigkeit des Tracerpartikels ab und ermöglicht somit die Extraktion der gesamten Geschwindigkeitsinformation aus einem einzigen Standbild. Ausgehend von theoretischen Überlegungen werden wir detailierte numerische und erstmalig auch experimentelle Ergebnisse zur Schweifbildung vorstellen und Möglichkeiten, wie auch Grenzen der schweifbasierten Geschwindigkeitsanalyse diskutieren.