In der vorliegenden Dissertation werden Ergebnisse von laserinduzierten Fluoreszenzmessungen zur Bestimmung der Partialdichten von atomarem Sauerstoff sowie von Stickstoffmonoxid in Plasmaströmungen, die zur Qualifikation von Hitzeschutzmaterialien für Wiedereintrittsmanöver von Raumfahrzeugen verwendet werden, präsentiert. Dazu wird der Freistrahl eines reinen Sauerstoffplasmas, welches mit einem induktiven Plasmagenerator erzeugt wird, und der eines Luftplasmas, das mit einem thermischen Lichtbogengenerator erzeugt wird, untersucht. Darüber hinaus werden Messungen von einer wassergekühlten, nahezu voll katalytischen Kupferprobe und einer Materialprobe aus Siliciumcarbid, wie es für reale Hitzeschutzmaterialien für Raumfahrzeuge verwendet wird, im Luftplasma durchgeführt. Eine theoretische Analyse des gesamten experimentellen Aufbaus dient dazu, die für die Messungen minimal notwendige Partialdichte zu berechnen. Zur Kalibrierung der laserinduzierten Fluoreszenzmessungen zur Bestimmung der Partialdichte des atomaren Sauerstoffs wird neben dem klassischen Verfahren mit Hilfe von Streulichtmessungen auch ein Kalibrierverfahren durch Vergleichsmessungen mit einer Zwei-Photonen-Absorption an Xenon angewendet und diskutiert. Die Ergebnisse der LIF-Messungen in der Grenzschicht unterstreichen, dass Plasmawindkanalexperimente ein geeignetes Werkzeug zur Hitzeschutzmaterialqualifikation sind.

    The subject of the present thesis is a characterization of high enthalpy plasma flows that are in operation for re-entry simulation of space vehicles using laser-induced fluorescence measurements. Oxygen and nitrogen monoxide number densities have been quantified in a pure oxygen as well as in a high enthalpy air plasma free stream. Moreover, measurements in front of cooled copper and a silicon carbide material sample have been performed in an air plasma. The experimental setup is analyzed to derive the minimum number density necessary for laser-induced fluorescence measurements. In order to calibrate the measurement setup, not only the classical approach using Rayleigh scattering, but also an approach using a recently developed calibration technique using measurements on xenon is applied. The nitrogen monoxide number density is obtained by comparing measurements using a black body source and a new computer code in order to estimate rotational temperatures. The results underline the applicability of plasma wind tunnel experiments to qualify heat shield materials.


    Zugriff

    Zugriff über TIB

    Verfügbarkeit in meiner Bibliothek prüfen

    Bestellung bei Subito €


    Exportieren, teilen und zitieren



    Titel :

    Untersuchung von Wiedereintrittsplasmen mit Hilfe laserinduzierter Fluoreszenzmessungen


    Beteiligte:
    Löhle, Stefan (Autor:in)

    Erscheinungsdatum :

    2006


    Format / Umfang :

    159 Seiten, Bilder, Tabellen, 100 Quellen



    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch