Ein Laborabzug bietet Schutz vor den Auswirkungen toxischer Gef��hrdungen bei der Freisetzung von Gasen oder St��uben in seinem Innenraum und stellt damit eine der wichtigsten sicherheitstechnischen Einrichtungen zum Gesundheitsschutz der in einem Labor besch��ftigten Personen dar. Der Laborabzug ist grunds��tzlich an ein Abluftsystem angeschlossen, sein Energiebedarf wird in erster Linie bestimmt durch den Abluft-Volumenstrom, der erforderlich ist, um vorgegebene Grenzwerte des R��ckhalteverm��gens einzuhalten. Das bei der Einrichtung und dem Betrieb von Laboratorien zunehmend an Bedeutung gewinnende Handlungsprinzip der Nachhaltigkeit zur Ressourcen-Nutzung f��hrt zu einer wachsenden Nachfrage nach Laborabz��gen mit hoher Energieeffizienz. Die vorliegende Arbeit beschreibt experimentelle Untersuchungen an einem Laborabzug mit dem ��bergeordneten Ziel, seine Energieeffizienz durch Verbesserung des R��ckhalteverm��gens bei gleichzeitiger Senkung des Abluftvolumenstroms durch aktive Beeinflussung der Str��mung zu erh��hen. Mit den Mitteln sichtbar gemachter Str��mung sowie mit Particle Image Velocimetry (PIV)-Messungen wird qualitativ und quantitativ gezeigt, dass die in der Front��ffnung des Laborabzugs umgelenkte Einlaufstr��mung den gekr��mmten Konturen der Rahmenprofile nicht folgen kann und mit Ausbildung von Rezirkulation abl��st. Um dieses f��r Laborabz��ge charakteristische Str��mungsverhalten aktiv zu beeinflussen, wird Luft in Form von an den Seitenw��nden und der Arbeitsplatte anliegenden Wandstrahlen aus den Rahmenprofilen der Front��ffnung ausgeblasen. Wie die Analyse des Ist-Stands zeigt, wird die beabsichtigte Wirkung der Wandstrahlen, n��mlich Str��mungsabl��sung und Rezirkulation im Einlaufbereich der Front��ffnung zu unterdr��cken sowie den Abtransport von im Innenraum des Laborabzugs freigesetzten Schadstoffen zu unterst��tzen, beim untersuchten Laborabzug nur mit Einschr��nkungen erreicht. Zur Verbesserung der Wirkung der station��r ausblasenden Wandstrahlen wird die Form und Anordnung der Strahld��sen ver��ndert. In einem zweiten, weiterreichenden Schritt wird eine neue D��senform zur Erzeugung selbsterregter oszillierender Strahlen entwickelt. Die Auslegung der fluidischen Oszillatoren erfolgt mit Unterst��tzung durch eine numerische Str��mungssimulation im Str��mungsfeld des durch die Luftstrahlen beeinflussten Bereichs. Im experimentellen Hauptteil der Arbeit wird die Wirksamkeit neuer D��senausf��hrungen mit station��rer Ausblasung und oszillierender Ausblasung untersucht. Str��mungssichtbarmachung und PIV-Messungen zeigen, dass die in der Basisausf��hrung beobachtete Abl��sung und Rezirkulation mit beiden vorgeschlagenen D��senausf��hrungen vollst��ndig verhindert werden k��nnen. Mit Pr��fungen des R��ckhalteverm��gens nach DIN EN 14175-3 wird nachgewiesen, dass sowohl die verbesserte D��senform mit station��rer Ausblasung, als auch ��� in noch st��rkerem Ma��e ��� die neuentwickelte D��se mit oszillierender Ausblasung das R��ckhalteverm��gen des Laborabzugs (bei gleichzeitiger Absenkung des Abluftvolumenstroms und des Strahlvolumenstroms) deutlich verbessert und damit die Energieeffizienz erh��ht wird. Um bei den fluidischen Oszillatoren auftretende st��rende Str��mungsger��usche zu verhindern, werden Ma��nahmen zur Ger��uschd��mpfung vorgeschlagen, mit dem Ziel, eine innerhalb der D��se entstehende Resonanzfrequenz und die damit in Verbindung stehende resonante akustische Welle zu unterdr��cken. Nach einer numerischen Simulation zur Verfeinerung und zum Vergleich der unterschiedlichen Ma��nahmen zeigen die Ergebnisse akustischer Messungen, dass sich das st��rende Str��mungsger��usch durch Unterdr��ckung der in den Oszillatoren entstehenden resonanten akustischen Welle vollst��ndig beseitigen l��sst.

A laboratory fume hood provides protection against the effects of toxic hazards in the event of the release of gases or dusts in its inner space and thus represents one of the most important safety devices in order to protect the health of persons working in a laboratory. The laboratory fume hood is basically connected to an extract air system, and its energy requirement is primarily determined by the extracted air flow rate required to comply with specified containment capability limit values. The principle of sustainability for resource utilization, which is becoming increasingly important in the establishment and operation of laboratories, is leading to a growing demand for fume hoods with high energy efficiency. This thesis describes experimental investigations on a laboratory fume hood with the overall objective of increasing its energy efficiency by improving the containment capability while simultaneously reducing the extract air flow rate by active flow control. Using the means of flow visualization and particle image velocimetry (PIV), it is demonstrated qualitatively and quantitatively that the incoming flow deflected in the front opening of the fume hood cannot follow the curved contours of the frame profiles and detaches with the formation of recirculation. To reduce flow separation and recirculation, which is characteristic for fume hoods, flow control has been applied to the fume hood's sidewalls and worktop. This is achieved using wall jets blown out of the frame profiles of the front opening. As the analysis of the existing state shows, the intended effect of the wall jets, namely to prevent flow separation and recirculation in the area of the front opening and to support the removal of pollutants released in the inner space of the fume hood, is achieved only to a limited extent in the case of the fume hood investigated. To improve the effect of the steady outblowing wall jets, the shape and arrangement of the jet nozzles will be modified. In a second, more far-reaching step, a new nozzle shape for generating self-excited oscillating jets is developed. The fluidic oscillators are designed with the support of a numerical flow simulation in the flow field of the area influenced by the air jets. In the main experimental part of the thesis, the effectiveness of new nozzle designs with steady discharge and oscillating discharge is investigated. Flow visualization and PIV measurements show that the separation and recirculation observed in the basic design can be completely prevented with both proposed nozzle designs. Tests of the containment capability in accordance with DIN EN 14175-3 demonstrate that both the improved nozzle shape with steady discharge and - to an even greater extent - the newly developed nozzle with oscillating discharge significantly improve the containment capability of the fume hood (while simultaneously reducing the extract air flow rate and the jet volume flow), thus increasing energy efficiency. In order to prevent disturbing flow noise occurring in the fluidic oscillators, noise damping measures are proposed with the aim of suppressing a resonant frequency generated inside the nozzle and the resonant acoustic wave associated with it. After a numerical simulation to refine and compare the different measures, the results of acoustic measurements show that the disturbing flow noise can be completely eliminated by suppressing the resonant acoustic wave generated in the oscillators.