Hochschule Ravensburg-Weingarten | Zurück zur Startseite

Erweitert »




Produktentwicklung im Maschinenbau
Master

Strömungsmesstechnik

Strömungssonden und Sondenkalibrierung



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


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 Düsenaustritt1000 mm
 Strömungsgeschwindigkeit am Düsenaustrittmax. 90 m/s
 Volumenstrom am Düsenaustrittmax. 70 m³/s
 Elektrische Leistung des Windkanalgebläses180 kW
 Durchmesser des Windkanalgebläses1600 mm



Energie- und Strömungstechnik

Raum: H059
Telefon: 0751/501-9554

Kontakt

Laborleiter:
Prof. Dr.-Ing Gerd Thieleke

Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Lars Franke M.Eng.

Labormeister:
Thomas Frei