Forschungsthemen

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Mehrphasenströmungen spielen in vielen technischen Anwendungen eine zentrale Rolle. Beispiele hierfür sind der Tropfenaufprall bei Sprayprozessen sowie der Partikeltransport in Wirbelschichten oder Suspensionsströmungen in der Papier- und Lebensmittelindustrie. Aufgrund der beschränkten experimentellen Zugänglichkeit, einem hohen Modellierungsaufwand und nicht zuletzt der Komplexität und Vielseitigkeit aero- und hydrodynamischer Mehrphasenströmungen sind detaillierte Voraussagen vieler technischer Strömungsprozesse bis heute nur bedingt möglich. Die Arbeitsgruppe widmet sich daher der Untersuchung mehrphasiger Strömungen mittels bildgebender, zeitlich und räumlich hochauflösender Lasermesstechniken. Folgende, sich ergänzende Forschungsschwerpunkte ergeben sich hieraus:

Mehrphasenströmungen:

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Messmethodenentwicklung

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Lehre

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Publikationen

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Kowalski, K., Pollak, P., Skoda, R. & Hussong, J. (2018), Experimental Study on Cavitation-Induced Air Release in Orifice Flows, Journal of Fluids Engineering 140 (6), 061201.

Limbach, P., Kowalski, K., Hussong, J. & Skoda, R. (2018), Numerical Simulation of Cloud Cavitation in Hydrofoil and Orifice Flows With Analysis of Viscous and Nonviscous Separation, Journal of Fluids Engineering 140 (11), 111102.

Fornari, W., Kazerooni, H., Hussong, J., & Brandt, L. (2018). Suspensions of finite-size neutrally buoyant spheres in turbulent duct flow. Journal of Fluid Mechanics, 851, 148-186. doi:10.1017/jfm.2018.490.

Kazerooni, H.T., Fornari, W., Hussong, J. & Brandt, L. (2017), Inertial migration in dilute and semidilute suspensions of rigid particles in laminar square duct flow, Physical Review Fluids 2 (8), 084301

Schröer, K., Kurzeja, P., Schulz, S., Brockmann, P., Hussong, J., Janas, P., Wlokas, I., Kempf, A. & Wolf, D. (2017), Dilute suspensions in annular shear flow under gravity: simulation and experiment, EPJ Web of Conferences 140 , 09034.

Kowalski, K., Pollak, S. und Hussong, J. (2016). Experimental investigation of cavitation induced air release, EPJ Web of Conferences EDP Sciences, 143, 02054.

Kordel, S., Nowak, T., Skoda, R., & Hussong, J. (2016). Combined density gradient and velocity field measurements in transient flows by means of Differential Interferometry and Long-range micro-PIV. Experiments in Fluids, 57(9), 138.

Kordel, S., Nowak, T., Skoda, R., & Hussong, J. (2016), Combined Differential Interferometry and Long-range μPIV measurements of a temperature driven boundary layer flow, Journal of Physics: Conference Series 760 (1), 012008.

Müller, S., Fischper, M., Mottyll, S., Skoda, R. & Hussong, J. (2014). Analysis of the cavitating flow induced by an ultrasonic horn–Experimental investigation on the influence of actuation phase, amplitude and geometrical boundary conditions. In EPJ Web of Conferences (Vol. 67, p. 02079). EDP Sciences.

Mottyll, S., Müller, S., Niederhofer, P., Hussong, J., Huth, S. & Skoda, R. (2014). Analysis of the cavitating flow induced by an ultrasonic horn–Numerical 3D simulation for the analysis of vapour structures and the assessment of erosion-sensitive areas. In EPJ Web of Conferences (Vol. 67, p. 02078). EDP Sciences.

Hussong, J., Breugem, W. & Westerweel, J. (2013). Fluid Manipulation by Artificial Cilia, (30), 227. (Buchkapitel in: Artificial Cilia, Eds.: den Toonder, J. M., Onck, P. R. & O'Brien, Royal Society of Chemistry.)

Khaderi, S., Hussong, J., Westerweel, J., den Toonder, J. & Onck, P. (2013). Fluid propulsion using magnetically-actuated artificial cilia–experiments and simulations. RSC Advances, 3(31), 12735-12742.

Hussong, J., Lindken, R., Faulhammer, P., Noreikat, K., Sharp, K. V., Kummer, W. & Westerweel, J. (2013). Cilia-driven particle and fluid transport over mucus-free mice tracheae. Journal of Biomechanics, 46(3), 593-598.

Hussong, J., Breugem, W. P., & Westerweel, J. (2011). A continuum model for flow induced by metachronal coordination between beating cilia. Journal of Fluid Mechanics, 684, 137-162.

Hussong, J., Schorr, N., Belardi, J., Prucker, O., Rühe, J. & Westerweel, J. (2011). Experimental investigation of the flow induced by artificial cilia. Lab on a Chip, 11(12), 2017-2022.

Khaderi, S. N., Craus, C. B., Hussong, J., Schorr, N., Belardi, J., Westerweel, J., Prucker, O., Rühe, J., den Toonder, J. M. J. & Onck, P. R. (2011). Magnetically-actuated artificial cilia for microfluidic propulsion. Lab on a Chip, 11(12), 2002-2010.

Hussong, J. (2011). Flow induced by beating artificial cilia: an experimental and numerical study. TU Delft, Delft University of Technology.


Konferenzbeiträge

2018:

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Blahout, S. & Hussong, J. (2018, September), Determination of fluid-particle slip velocities of microfluidic suspension flows by means of micro-PIV, Proceedings der 26. Fachtagung "Experimentelle Strömungsmechanik", Rostock.

Jasper, S., Salamon, D., Wittig, V., Hussong, J. & Lindken, R. (2018, September), Visualization and quantification of the material removal process of artificial rock samples while drilling with pressurized water, Proceedings der 26. Fachtagung "Experimentelle Strömungsmechanik", Rostock.

Altegoer, D., Hussong, J. & Lindken, R. (2018, September), Comparison of spray formation and evaporation created with a flat jet nozzle and a fluidic oscillator using laser-optical methods, Proceedings der 26. Fachtagung "Experimentelle Strömungsmechanik", Rostock.

Kordel, S. & Hussong J. (2018, Juli), Determining the energy budget of cavitation-induced pressure waves by means of Differential Interferometry, Proceedings of the 19th International Symposium on Application of Laser and Imaging Techniques to Fluid Mechanics, Lissabon, Portugal.

Brockmann, P., Kazerooni, H.T., Brandt, L. & Hussong J. (2018, Juli), Particle separation in narrow-gap Taylor-Couette flows investigated by an adapted astigmatism PTV-procedure, Proceedings of the 19th International Symposium on Application of Laser and Imaging Techniques to Fluid Mechanics, Lissabon, Portugal.

Brockmann, P., Kazerooni, H.T., Brandt, L. & Hussong J. (2018, Juli), Particle separation in a narrow-gap Couette-Taylor setup, 20th International Couette Taylor Workshop, Marseille, Frankreich

Kordel, S. & Hussong J. (2018, Juli), Energies of laser-induced cavitation bubbles and emitted shock waves using Differential Interferometry, 5th International Conference on Experimental Fluid Mechanics ICEFM, München.

Kazerooni, H.T., Brockmann, P., Brandt, L. & Hussong J. (2018, Mai), Numerical and experimental investigation of semi-dilute suspensions, Colloquium 596 Numerical simulations of flows with particles, bubbles and droplets, Venice, Italy.

2017:

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Brockmann, P., Kazerooni, H.T., Brandt, L. & Hussong J. (2017, September), Utilizing an adapted astigmatism PTV-procedure to investigate microparticle segregation in Taylor-Couette flows, Proceedings der 25. GALA-Fachtagung "Experimentelle Strömungsmechanik", Karlsruhe.

Blahout, S. & Hussong, J. (2017, September), Reduced Estimation Error of Cross-Correlation Based Displacements of Refractive Index Matched and Surface Labelled Suspension Particles, Proceedings der 25. GALA-Fachtagung "Experimentelle Strömungsmechanik", Karlsruhe.

Kordel S & Hussong J. (2017, September), On the spatial distribution of pressure waves emanating from laser induced single bubble cavitation, Proceedings der 25. GALA-Fachtagung "Experimentelle Strömungsmechanik", Karlsruhe.

Jasper, S., Hussong, J., Lindken, R. (2017, September), Untersuchung eines Hochdruck-Wasserstrahls für Bohranwendungen in der Geothermie mittels laseroptischer Verfahren, Proceedings der 25. GALA-Fachtagung "Experimentelle Strömungsmechanik", Karlsruhe.

Jasper, S., Hussong, J., Lindken, R. (2017, September), Visualization and quantitative analysis of the near nozzle formation and structure of a high pressure water jet in air and water. ILASS2017 - 28th European Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Valencia, Spanien.

Kazerooni, H.T., Fornari, W., Hussong, J. & Brandt L. (2017, August), Turbulent Duct Flow of Finite-size Neutrally Buoyant Sphericle Particles, 16th European Turbulence Conference ETC, Stockholm, Schweden.

Blahout, S. & Hussong, J. (2017, July), On a Particle Size Insensitive Micro-PIV Method for Refractive Index Matched Suspension Flows, Flow17 Conference France, Paris, Frankreich.

Kordel, S. & Hussong, J. (2017, März) Kombinierte Differentialinterferometrie, Fernfeld Mikro-PIV und Shadowgraphie laserinduzierter Kavitationsblasen, DAGA, 43. Deutsche Jahrestagung für Akustik, Kiel.

Brockmann, P., Kazerooni, H.T. & Hussong, J. (2017, März), Untersuchung der Mikropartikel-segregation in laminaren Taylor-Couette-Strömungen mit Hilfe eines adaptierten 3D Astigmatismus-PTV Verfahrens, FEM Kolloquium, Siegen.

2016:

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Kordel, S. & Hussong, J. (2016, September), Combined Differential Interferometry and Long-range μPIV measurements of a temperature driven boundary layer flow, XXII Fluid Mechanics Conference, Słok near Bełchatów city, Polen.

Kazerooni, H.T., Fornari, W., Hussong, J. & Brandt L. (2016, September), Suspensions of neutrally buoyant spherical particles in turbulent duct flow, 11th European Fluid Mechanics Conference EFMC11, Seville, Spanien.

Brockmann, P., Vasanta Ram, V. I. & Hussong, J. (2016, März), Similarities and differences in the shift from a Tollmien-Schlichting to a centrifugal instability between the inner and the outer rotation spiral Poiseuille flow. Joint Annual Meeting of DMV and GAMM, TU Braunschweig.

2015:

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Kordel, S., Nowak, T., Skoda, R. & Hussong, J. (2015, September), Simultaneous density and velocity field measurements by means of combined Differential Interferometry and Longrange Micro-PIV, in Proceedings der 23. GALA-Fachtagung "Lasermethoden in der Strömungsmesstechnik", Dresden.

Kordel, S., Skoda, R. & Hussong, J. (2015, Juni), Towards a non-intrusive, laser-based measurement technique for simultaneous velocity and pressure gradientfield measurements in cavitating flows. 6. Workshop Kavitation in Technik und Medizin, Drübeck.

Tabaei, H., Brandt, L., Skoda, R. & Hussong, J. (2015, Juni), Experimental Investigation on the Rheology of Dense Suspensions. 19th International Couette-Taylor Workshop, Cottbus.

2014:

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Hussong, J., Müller, S. & Skoda, R. (2014, März), Experimental analysis of the cavitating flow induced by an ultrasonic horn: on the oscillation behavior and the phase influence. 40. Jahrestagung für Akustik, DAGA, Oldenburg.

Mottyll, S., Hussong, J., Müller, S. & Skoda, R. (2014, März), Investigation of the influence of the temporal convergence, spacial discretisation and geometry simplification for the numerical assessment of erosion-sensitive areas at an ultrasonic horn, 40. Jahrestagung für Akustik, DAGA, Oldenburg.

2013:

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Hussong, J. (2013, November), Numerical simulations of porous, deforming interfaces by means of a continuum approach. Symposium des Chinesisch-Deutschen Zentrums für Wissenschaftsförderung, Duisburg.

Hussong, J., Müller, S. & Skoda, R. (2013, November), Experimental investigation of the cavitating flow induced by an ultrasonic horn. Symposium des Chinesisch-Deutschen Zentrums für Wissenschaftsförderung, Duisburg.

Vasanta Ram, V. I., Hussong, J., & Jeromin, N. (2013, September), What happens to the critical layer when the transition inducing mechanism in the swirling flow in an annulus shifts from Tollmien-Schlichting’s to Taylor’s? ETC 14, Lyon, Frankreich.

Müller, S., Skoda, R. & Hussong, J. (2013, Juni), Optische Untersuchung einer ultraschall-induzierten Zweiphasenströmung. Workshop Kavitation in Technik und Medizin, Drübeck.





AG Lasermesstechnik der Mehrphasenströmungen


Ruhr-Universität Bochum
Raum IC 2 / 147
Universitätsstraße 150
44801 Bochum

Telefon +49 (0)234 / 32-28511





Abbildung 1: Deterministisch-laterale Partikelfraktionierung mit-
tels passiver Deterministic Lateral Displacement Fractionation, Multi Orifice Fluid Fractionation und Serpentinenkanal (Details)






Abbildung 2: Laser-optische
Untersuchung von Suspensions-
strömungen mittels einem kombi-
nierten PIV und PTV-Verfahren zur
Messung von Fluid-Partikel-Relativ-
geschwindigkeiten (Details)






Abbildung 3: a) Schematische
Darstellung der TC-Anlage mit
Darstellung der Freiheitsgrade,
b) Bild des aktuellen Zustandes
der Anlage mit hervorgehobenen Freiheitsgraden. (Details)






Abbildung 4: Partikelbänder in der
TC-Zelle. a) Partikelabscheidungs-
effekt, b) gestreifte Bänder mit
einem Neigungswinkel von 30
Grad.






Abbildung 6: Messstrecke mit
optisch zugänglichem Abschnitt
und optischer Messtechnik. Auf-
nahmen an zwei unterschiedlichen
Positionen ermöglichen die
separate Untersuchung von
Kavitation und Luftausgasung
(Details)






Abbildung 7: Schattenaufnahme hinter einer durchströmten Blende mit Kavitation und Ausgasung (oben); Zeitlich gemittelte Kavitationswahrscheinlichkeit 𝜓 (unten) (Details)






Abbildung 8: Versuchsaufbau
Kavitationsmessungen






Abbildung 9: Zeitserie eines Kavitationsblasenzykluses (Details)






Abbildung 10:Interferenzstreifen mit Druckwelle nach Kavitationsblasen-
impolsion (Details)






Abbildung 11: Rekonstruktion des 3D-Druckfeldes (Details)






Abbildung 12: Simulation des Transportes zweier Fluidschichten (PCL und Mukus) durch metachronale Wellenbewegungen einer porösen Substratschicht (Details)






Abbildung 13: Stabilitätskurven verschiedener Azimuthalmoden einer axial durchströmten Ringspaltströmung als Funktion der Reynoldszahl Re für Innenzylinder-
rotation Si (oben) bzw. Außenzylin-
derrotation Sa (unten)
(Details)






Abbildung 14: Kritische Reynoldszahl einer axial durchströmten Ringspaltströmung als Funktion der Spaltkrümmung und der Innenzylinderrotation Si (unten) bzw. Außenzylinderrotation Sa (oben) (Details)