Die experimentelle Untersuchung von Strömungsfeldern ist sehr wichtig, um das Verhalten realer Strömungsvorgänge experimentell erfassen und um Berechnungsverfahren mit gemessenen Werten validieren zu können. Hierzu werden pneumatisch messende Mehrlochsonden eingesetzt. Im Labor werden folgende Sonden eingesetzt:

Keilsonde (Vierlochsonde) für dreidimensionale Strömungen
Zylindersonde (Dreilochsonde) für zweidimensionale Strömungen

Alle Sonden werden im Strömungstechniklabor und mit der Hochschulwerkstatt entwickelt und gefertigt. Die Abmessungen werden so klein wie möglich gehalten, um den Einfluss des Sondenkopfes auf die Strömung so klein wie möglich zu halten.
Die Vierlochsonde (rechtes Bild) kann dreidimensionale Strömungen messen.

Die Dreilochsonde (linkes Bild) ist eine Zylindersonde und kann zweidimensionale Strömungen messen. Der Durchmesser der Zylindersonde beträgt 2-3 mm, zusätzlich ist am Sondenkopf ein Thermoelement zur Temperaturmessung angebracht.

Beim Versuch Sondenkalibrierung wird die Dreilochsonde bzw. die Vierlochsonde im Sondenkalibrierkanal kalibriert. Aus der Druckverteilung am Sondenkopf kann die Strömungsgeschwindigkeit ermittelt werden.

Es werden folgende Messungen durchgeführt:

Temperatur an der Sonde und im Kalibrierkanal
Drehzahl des Gebläses im Kalibrierkanal
Druckverteilung an der Dreilochsonde bzw. Vierlochsonde und im Sondenkalibrierkanal

Mit den Messungen können dann folgende Ergebnisse bestimmt werden:

Ermittlung von Kalibrierfaktoren für den statischen Druck und den Totaldruck an der Sonde
Messung von Geschwindigkeiten beliebiger Strömungen (Betrag der Strömungsgeschwindigkeit) bei abgeglichener Sonde
Variation von Gier- und Nickwinkel des Sondenverstellgerätes
Die Kalibrierfaktoren für den statischen Druck und den Totaldruck werden später für den Praktikumsversuch „Axialverdichter“ benötigt. Dort werden mehrere Sonden eingesetzt und mit Hilfe der ermittelten Kalibrierfaktoren können beliebige Strömungsfelder gemessen werden. Alle Messgrößen werden in LabVIEW erfasst und stehen dann zur Weiterverarbeitung zur Verfügung.

Tragflügelumströmung im Windkanal

Im Labor ist ein Windkanal Göttinger Bauart mit einfacher, geschlossener Strömungsrückführung und offener Messstrecke aufgebaut

Der messtechnische Aufbau des Windkanals besteht aus einem Messtisch und einer mit Plexiglasscheiben verkleideten Messkammer, in dem das Tragflügelprofil aufgehängt ist. Die Aufhängung wird über senkrechte und waagrechte Stangen in der Messkammer realisiert. Durch diese Konstruktion werden in vertikaler und horizontaler Richtung voneinander unabhängige Bewegungen erzielt. Mittels Kraftsensoren in den senkrechten und waagrechten Stangen werden Kräfte in diesen beiden Richtungen aufgenommen. Mit Hilfe eines regelbaren Schrittmotors wird das Tragflügelprofil bei unterschiedlichen Anstellwinkeln positioniert. Die Zuströmung zum Tragflügel erfolgt in horizontaler Richtung, die Umströmung des Tragflügelprofils in der Messkammer ergibt sich weitgehend als zweidimensionale Strömung.

Im Tragflügelversuch werden folgende Parameter ermittelt:

Die Druckverteilung über der Tragflügeloberfläche wird über Messbohrungen und mit Hilfe des Druckscanners bei unterschiedlichen Anstellwinkeln gemessen
Mit dem Flügelradanemometer wird die Zuströmgeschwindigkeit und die Temperatur gemessen
Mit dem Prandtl-Staurohr wird der statische Druck und der Totaldruck der Zuströmung gemessen
Die Auftriebskraft FA wird über die Druckverteilung ermittelt
Die Auftriebskraft FA wird über die an der Aufhängung angebrachten Kraftsensoren gemessen
Die Widerstandskraft FW wird aus der Änderung des Geschwindigkeitsfeldes in horizontaler Richtung ermittelt (Impulsverlust)
Aus FA und FW werden die Widerstandsbeiwerte cA und cW berechnet

Die Messwerte werden in LabVIEW erfasst, die Ansteuerung des Druckscanners und des Schrittmotors für die Variation des Anstellwinkels erfolgt ebenfalls in LabVIEW.

Technische Daten:

Durchmesser am Düsenaustritt	1000 mm
Strömungsgeschwindigkeit am Düsenaustritt	max. 90 m/s
Volumenstrom am Düsenaustritt	max. 70 m³/s
Elektrische Leistung des Windkanalgebläses	180 kW
Durchmesser des Windkanalgebläses	1600 mm

Energie- und Strömungstechnik

Raum: H059
Telefon: 0751/501-9554

Kontakt

Laborleiter:
Prof. Dr.-Ing Gerd Thieleke

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Arnold Praisnar, B.Sc.

Labormeister:
Thomas Frei

Verantwortlich: Dipl.-Ing.(FH) Jörg Hübler

Verantwortlich: Prof. Dr.-Ing. Ralf Stetter

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