Labor Strömungsmechanik

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

Velocity

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

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

8 Druckmessonden entlang Lavaldüse

1 Druckmessonde am Probekörper

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

Der Freistrahlkanal wird zur Widerstandsmessung verschiedener Körper eingesetzt.

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

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.

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).

Hitzdrahtaufnahme an einem A380-Vorläufer-Profil

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.

Anzahl

± 5 kPa

± 7 kPa / ± 17 kPa

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.

± 0,07 %