Die drei dimensionale Erfassung der Strömungsgeschwindigkeiten in Aufenthaltsräumen ist ein wichtiger Teil der Forschung in der Raumlufttechnik. Mit Hilfe dieser Experimente kann die Raumluftströmung z.B. bzgl. der thermischen Behaglichkeit bewertet werden. Die Messergebnisse können ebenfalls zur Validierung numerischer Strömungssimulationen verwendet werden, wodurch wiederum eine Präzisierung des numerischen Modells ermöglicht wird. In der Regel werden in der Praxis Strömungsvisualisierungsmethoden wie Particle Image Velocimetry (PIV), Particle Tracking Velocimetry (PTV) und Particle Streak Tracking (PST) eingesetzt. Bei allen Methoden wird jedoch der direkte optische Zugang zur untersuchten Region vorausgesetzt, welcher in der Praxis aufgrund von Hindernissen im Messraum (z.B. Sitzreihen in einer Flugzeugkabine) oft nicht möglich ist.
Im Hermann-Rietschel-Institut (HRI), Fachgebiet Gebäude-Energie-Systeme der Technischen Universität Berlin, ist eine 3D Strömungsvisualisierungsmethode entwickelt worden, womit die Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit im großen Messvolumen auch mit optischen Hindernissen möglich ist. Die „3D Decomposed Particle Tracking Velocimetry (3D-DPTV)“ basiert auf PTV, bei der anstelle von nur einem Kamerapaar gleich mehrere Kamerapaare im Messraum verwendet werden. Der Einsatz von mehreren Kamerapaaren erhöht und homogenisiert einerseits die Auflösung im Messraum, andererseits ermöglicht es auch Bereiche zu erfassen, welche mit nur einem Kamerapaar aufgrund von optischen Hindernissen im Messbereich nicht erfasst werden können.
Die Entwicklung der 3D-DPTV wird unter MATLAB® mit dem Einsatz der Image Acquisition Toolbox™, der Image Processing Toolbox™, der Computer Vision Toolbox™ und der Parallel Computing Toolbox™ realisiert. Für die 3D-DPTV-Messungen werden als Tracer Particle mit Helium gefüllte Seifenbläschen eingesetzt. Die erste Messreihe wurde mit vier Full High Definition (FHD) Webcams durchgeführt, welche plausible Ergebnisse geliefert hat (siehe Abbildung 1). Der Einsatz von handelsüblichen FHD-Webcams ist ausreichend für Raumluftströmungen und reduziert erheblich die Gesamtkosten des Messsystems. Momentan läuft die zweite Messreihe mit 16 FHD-Webcams, bei der natürliche und erzwungene Konvektion um eine Wärmequelle untersucht werden. Die Ergebnisse werden im Anschluss mit der numerischen Strömungssimulationen verglichen.
