Versuchsanlagen

Die Versuchsanlagen in unserem Labor werden zur Forschung auf dem Gebiet der Aero- und Hydrodynamik eingesetzt.

Großer Windkanal mit Flügelprofil-Modell in der Messstrecke

 

 

 

Der sogenannte offene Windkanal mit 3/4 offener Messstrecke wird vorwiegend zur Untersuchung von Tragflügelprofil- und Fahrzeugmodellen aber auch zu Lehrzwecken eingesetzt.

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Technische Daten

Test Section (h x w x l) 0,9m x 1,3m x 2m

Velocity

0 - 40 m/s
Test Section Re-nr. 2,8 x 106
Power 75 kW
Turbulence 0,35%
Ground Simulation (Belt with BL Removal System) 0-40 m/s
Axial Static Pressure Gradient Screenshot 2024-02-12 102703.png

 

 

Kleiner Windkanal

 

 

 

 

55m/s, Messstrecke 0,5m x 0,5m, Tu=0,3%

Kleiner Windkanal.png

Überschallwindkanal

 

 

Der Überschallwindkanal wird zur Untersuchung von Verdichtungsstößen und Bestimmung aerodynamischer Beiwerte supersonisch umströmter Körper eingesetzt.

Der Windkanal ist mit Schlierenoptik und macht Strömungen sichtbar.

 

grün: Schlierenoptik; grau: Schalldämpfer; hellblau: Druckkessel; dunkelblau: Ventil-Lavaldüse-Messstrecke

Überschallwindkanal.png

 

Technische Daten

Messstrecke 5cm x 2,5cm x 4cm
Messstreckenquerschnitt 30mm x 25mm
Strömungsgeschwindigkeit bis Mach 3,4
Ausströmungsdauer 30 - 45s
Ausstattung

8 Druckmessonden entlang Lavaldüse

1 Druckmessonde am Probekörper

 

 

Kalibrierwindkanal

 

 

 

 

Windkanal mit 5-Achs-Traversierung zur Sondenkalibrierung in einer Klimakammer. Strömungsgeschwindigkeit bis 75m/s.

Kalibrierwindkanal.jpg

 

Freistrahlkanal

 

 

 

 

Der Freistrahlkanal wird zur Widerstandsmessung verschiedener Körper eingesetzt.

Freistrahlkanal.jpg

 

Technische Daten

Messstrecke (Radius) 250 mm
Düsendurchmesser 0,25 m
max. Strömungsgeschwindigkeit 25 m/s
Reynoldszahl (bez. auf l = 1m) 1,8 x 106
Antriebsleistung 9 kW
Turbulenzgrad < 0,5 % bei 30 m/s

 

 

Fallwasserkanal

 

 

 

 

 

Der Fallwasserkanal dient in erster Linie zur qualitativen Betrachtung von Strömungen um Modellkörper.

fallwasserkanal.jpg

 

Technische Daten

Messtrecke 300mm x 300mm x 900mm
Geschwindigkeitsbereich 1 - 6,2 cm/s
Reynoldszahl (bez. auf l = 1m) 6,2 x 105
Kontraktionsverhältnis 10:1

Messtechnik

Präzise messtechnische Anlagen sind essentiell für qualitativ hochwertige Resultate. Erst damit können beispielsweise theoretisch oder numerisch gewonnene Erkenntnisse in praktischen Versuchen verifiziert oder validiert werden.

Particle Image Velocimetry (PIV)

Es handelt sich um ein laseroptisches Geschwindigkeitsmessverfahren, welches sowohl in einer Ebene als auch in einem Volumen einer Strömung durchgeführt werden kann. Dabei ermöglicht es die momentane Messung eines gesamten Geschwindigkeitsfeldes.

Dieses Verfahren wird berührungslos durchgeführt -> Vorteil gegenüber anderen Messverfahren, dessen Sensoren in die Strömung eingebracht werden müssen und eine Störung der Strömung verursachen

In der Strömung befinden sich kleine Partikel. Die Partikel repräsentieren das Strömungsverhalten des Fluides. Sie sind bereits in der Strömung vorhanden oder werden dem Fluid vorher zugesetzt und entlang  der Belichtungsebene von einem Laser-Lichtstrahl beleuchtet. Das gestreute Licht der Partikel wird von einer Kamera aufgenommen. Durch die Emission von zwei Lasern im Abstand von wenigen Millisekunden t1 und t2 und die synchrone Aufnahme von Bildern durch eine Kamera liefert die Verschiebung der Partikel auf dieser Beleuchtungsebene ein Geschwindigkeitsfeld.  Zur Bestimmung der Geschwindigkeit wird dem Bild ein Maßstab zugewiesen. Aus der daraus gemessenen Strecke und der Zeit zwischen t1 und t2 wird die Geschwindigkeit und Richtung des strömenden Partikels bestimmt, wobei die Partikel das Strömungsverhalten des gesamten Fluides widerspiegeln.

 

 

 

 

PIV.jpeg

 

Technische Spezifikationen

Laser:  YAG Doppelpulslaser Typ Solo PIV III (DANTEC)

Laserenergie 50 mJ
Pulsfrequenz 15 Hz

Kamera:  FlowSense 2M (DANTEC)

Auflösung 1600 x 1200 Pixel
Objektive 35 mm und 60mm

Software:  Dynamic Studio (DANTEC)

Hitzdrahtanemometrie (HDA)

Die HDA gehört zu einem der Standardinstrumente zur Messung von Geschwindigkeiten, aber auch zur Bestimmung von Temperaturen und anderen skalaren Größen.

Sie beruht auf der Bestimmung des Wärmeverlustes eines beheizten Elementes (Draht) an das umgebene Medium. Die Größe dieses Wärmeverlustes ist abhängig von der geometrischen Form und den Abmessungen des beheizten Fühlers, sowie von der Geschwindigkeit des Mediums, seiner Temperatur, seinem Druck, seiner Dichte und seinen thermischen Eigenschaften.

Wird die Annahme getroffen, dass nur ein Parameter veränderlich ist, so stellt der Wärmeverlust ein dirketes Maß für diesen Parameter dar (z.B. Geschwindigkeit c eines Mediums von konstanter Zusammensetzung, konstanter Temperatur und konstantem Druck).

hitzdrahtanemometrie-hda.jpg

Hitzdrahtaufnahme an einem A380-Vorläufer-Profil

 

Technische Spezifikationen

frame

Temperatursensor 0° - 150°C, ± 0,5°C (1 Messwert pro Sekunde)

CTA-Modul

Spannungsausgang 0 - 10 V
Widerstandsgenauigkeit der Probe 0,1 % ± 0,01 Ohm

Calibration System

Kalibriergeschwindigkeiten 0,02 m/s - Mach 1
Genauigkeit < ± 1 % bei 0,02 m/s, normal < 0,5 %
Turbulenzintensität < 0,3 %

Druckmesstechnik (PSI)

Die Erfassung des Druckverlaufs um einen umströmten Körper mit Hilfe geeigneter Druckmesstechnik stellt eine effizeitne Methode dar, um theoretisch oder numerisch ermittelte Beiwerte validieren zu können.

An einem umströmten Prüfkörper befinden sich normal zur Oberfläche sogenannte Druckbohrungen, die einen Durchmesser von ca. 0,3 mm aufweisen. Über Druckschläuche werden die Drücke von jeder einzelnen Druckbohrung durch das Inntere des Modells zu einer zentralen Druckmessanlage geführt. Dort lassen sich zur Auswertung Referenzdrücke anschließen. Die übermittelten Signale werden mittels eines Wandlers in digitale Werte verwandelt und anschließend an einen Messrechner zur Visualisierung oder weiteren Datenverarbeitung übertragen.

druckmesstechnik_psi.bmp

 

Technische Spezifikationen

  Modultyp 9010 Modultyp 9015

Anzahl

6 1
Kanäle je Modul 16 8
Druckbereich

± 5 kPa

± 7 kPa / ± 17 kPa

Messfehler 0,15 % vom Endwert 0,15 % vom Endwert
Abtastrate 10 kHz 10 kHz

 

Laser-Doppler-Anemometrie (LDA)

LDA ist ein berührungsloses optisches Verfahren zur punktuellen Bestimmung von Geschwindigkeitskomponenten in Strömungen.

Hierbei wird ein Laserstrahl mit Hilfe eines Stahlteilers in zwei Strahlen aufgeteilt. Am Messpunkt kreuzen sich diese Strahlen wieder und es entsteht ein Interferenzstreifenmuster.

Ein Photodetektor misst hinter der Probe die beiden Streuwellen, die von den Partikeln im Fluid erzeugt werden.

Die Partikel werden dem zu messenden Fluid beigemischt. Sie müssen klein genug sein, damit sie der Strömung direkt  folgen und nicht gleichzeitig in mehreren Interferenzstreifen liegen. Andererseits müssen sie groß genug sein, dass sie einzeln genug Licht streuen, um vom Detektor nachgewiesen zu werden.

laser_doppler_anemomentry.bmp

 

Technische Spezifikationen

Laser

Art NdYag-Dauerstrichlaser
Leistung 85 mW
Wellenlänge 660 nm
Optik 300 mm Front-Linse
Messgenauigkeit

± 0,07 %

Verfahrwege der Traverse x = 1010 mm, y = 1010 mm
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