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Institut für Aerodynamik und Gasdynamik

Umweltaerodynamik

In der Arbeitsgruppe werden die Geschwindigkeitsfelder über komplexer Topographie (z.B. Umströmung von Hügeln oder Steilhängen) experimentell untersucht. Dazu stehen spezielle Windkanäle zur Verfügung, mit deren Hilfe die turbulente Grenzschichtströmung des natürlichen Windes simuliert werden kann. Zusätzlich können Windkanalversuche zur Bestimmung der zu erwartenden Windlasten auf Gebäude durchgeführt werden.

Wie kann man sich das Arbeitsgebiet "Umweltaerodynamik" beim IAG vorstellen?
Eine Grafik zur Einordnung innerhalb der Aerodynamik soll dies verdeutlichen.

Wie kann man sich das Arbeitsgebiet "Umweltaerodynamik" beim IAG vorstellen? Eine Grafik zur Einordnung innerhalb der Aerodynamik soll dies verdeutlichen. (c)
Einordnung der Umweltaerodynamik innerhalb der Aerodynamik

Während die „Industrielle Aerodynamik“ ganz allgemein den Bereich der Um- und Durchströmungsprobleme außerhalb der „Flugzeugaerodynamik“ abdeckt, beschäftigt sich die „Umweltaerodynamik“ im Speziellen mit den Teilgebieten der „Industriellen Aerodynamik“, bei denen der natürliche Wind die Umströmung hervorruft.

Nachdem in der Vergangenheit am IAG hauptsächlich Untersuchungen zum Teilgebiet der „Gebäudeaerodynamik“ durchgeführt wurden, liegt der aktuelle Forschungsschwerpunkt seit einigen Jahren im Bereich der „Landschaftsaerodynamik“.

Momentan wird im Grenzschichtwindkanal des IAG das Geschwindigkeitsfeld über einer komplexen Topographie experimentell vermessen.

Dabei handelt es sich um ein Landschaftsmodell des Albaufstiegs nahe Schnittlingen (Donzdorf, Landkreis Göppingen) im Maßstab von 1:400.

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Gebäudemodell im Grenzschichtwindkanal (GWK) des IAG, Links: Blick in Strömungsrichtung auf das Gebläse rechts: Blick entgegen der Strömungsrichtung auf die Einlaufhindernisse

Tätigkeitsfelder Umweltaerodynamik am IAG:

  • Experimentelle Forschung
  • Windkomfortuntersuchungen
  • Durchführung von Windkanaluntersuchungen zur Bestimmung der zu erwartenden Windlasten (z.B. auf Gebäude, Solarmodule etc.)
  • Anemometerkalibrierung
  • Auftragsuntersuchungen im Bereich der industriellen Aerodynamik, z.T. an individuell angefertigten Versuchsständen

Messtechnik

3-Achsen-Traversierung für verschiedene Sonden (MWK und GWK) 

diverse Pitot-, Prandtl- und Kielsonden- verschiedene kapazitive, induktive und piezoresistive Differenzdruckaufnehmer

mannigfache DMS-Kraftaufnehmer für unterschiedliche Lastbereiche

Mehrkomponentenwaagen für verschiedene Lastbereiche

Druckscanner “DSA 3217” zur simultanen Differenzdruckmessung von 16 Kanälen (max. Abtastrate: 250 Hz)

verschiedene Hitzdrähte- und X-Drähte inkl. Sondenhaltern- mehrkanaliges Hitzdrahtbrückenrack von “A.A. Lab-Systems”

2 Abstandssensoren (Laser-Triangulation)

Visualisierung mit Hilfe von Rauch in Verbindung mit dem Laser-Lichtschnittverfahren: Rauchsonde

3B-Visualisierungslaser inkl. Zylinderlinse

Wandanstrichverfahren (Petroleum / Ruß)

Particle Image Velocimetry (PIV); nur temporär

2-achsiges Traversiergestell für automatisierte PIV-Messungen;
1-achsige Miniaturtraversierung für Korrelationsmessungen mit zwei Hitzdrähten

Forschung in der Umweltaerodynamik

Momentan wird im Grenzschichtwindkanal des IAG das Geschwindigkeitsfeld über einer komplexen Topographie experimentell vermessen.

Dabei handelt es sich um ein Landschaftsmodell des Albaufstiegs nahe Schnittlingen (Donzdorf, Landkreis Göppingen) im Maßstab von 1:400.

  Geländemodell im GWK; Blick in Strömungsrichtung (c)
Geländemodell im GWK; Blick in Strömungsrichtung

Für die Messungen des Arbeitsgebietes Umweltaerodynamik stehen folgende Windkanäle zur Verfügung:

Der Grenzschichtwindkanal (c)
Der Grenzschichtwindkanal

Der Grenzschichtwindkanal
Im GWK kann daher die Umströmung von Gebäuden (z.B. zur Ermittlung der auftretenden Windlasten) untersucht werden, außerdem besteht die Möglichkeit, Geschwindigkeitsfelder über komplexer Topographie (z.B. Umströmung von Hügeln oder Steilhängen) zu vermessen.

Mittlerer Niedergeschwindigkeitswindkanal (c)
Mittlerer Niedergeschwindigkeitswindkanal

Der Mittlere Niedergeschwindigkeitswindkanal (MWK)
Der Mittlere Niedergeschwindigkeitswindkanal (MWK) ist ein umlaufender Windkanal (Göttinger-Typ) mit Freistrahlmessstrecke und kreisförmigem Strahlquerschnitt.

Kleiner Grenzschichtwindkanal (c)
Kleiner Grenzschichtwindkanal

Der Kleine Grenzschichtwindkanal
Durch die kleineren Abmessungen des Kanals kann mit Hilfe eines speziell hergestellten, so genannten Pitot-Rechens (siehe Bild) die Bodengrenzschicht des KGWKs innerhalb kurzer Zeit vermessen werden.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing.

Bernd Peters

Akademischer Mitarbeiter und Ansprechpartner Umweltaerodynamik