The significance of coherent flow structures for the turbulent mixing in wall-bounded flows [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Christian J. Kähler

The significance of coherent flowstructures for the turbulent mixing inwall-bounded flowsDissertationzur Erlangung des Doktorgrades derMathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultaten¨ derGeorg-August-Universitat¨ zu Gottingen¨Vorgelegt vonChristian J. Kahler¨aus Buchholz i. d. NordheideGottingen¨ 2004D7Referent: Professor Dr. H. EckelmannKorreferent: Dr. D. RonnebergerTag der mundlichen¨ Prufung:¨ 1. July 2004Contents1 Introduction 52 Particle Image Velocimetry 132.1 Principles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.2 Generation of appropriate tracer-particles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.2.1 Description of the experiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.2.2 Particle size analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.2.3 Flow visualisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.2.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232.3 Registration of the particle images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232.3.1 Principles of CCD sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242.3.2 Quantum efficiency and signal-to-noise ratio . . . . . . . . . . . . . 252.3.3 CCD architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262.4 Particle image analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282.4.1 Particle image density, loss of pairs and velocity gradients . . . . . . 302.4.