Institut für Aerodynamik und Gasdynamik

Messtechnik

Die Messtechnik der Versuchsanlage Laminarwindkanal

Verfahren für rechnergesteuerte Polarenmessungen

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Die rechteckige Messstrecke mit einem Querschnitt von 0.73m x 2.73m ist 3.15m lang. Die Profilmodelle mit 0.73m Spannweite werden senkrecht zwischen zwei Drehscheiben in den Kanalwänden montiert. Typische Profiltiefen sind 0.5m, 0.6m und 0.8m. Die Messstrecke ist von einer Unterdruckkammer umgeben, wodurch das Einströmen von Luft durch eventuelle Leckstellen in die Messstrecke verhindert wird. Die Blätter des Windkanalgebläses mit 2.7m Durchmesser können im Stillstand verstellt werden und ermöglichen somit eine optimale Anpassung des Antriebs an die jeweiligen Versuchsbedingungen. Durch die rechnergesteuerte Regelung der Drehzahl in Abhängigkeit von den aktuellen Umgebungsparametern (Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit) können längere Messungen mit gleichbleibendem Staudruck bzw. Re-Zahl durchgeführt werden, auch bei Änderung der Versperrung in der Messstrecke.

Die Datenerfassung und Versuchssteuerung erfolgt über einen PC, die Werte werden mit Standardwindkanalkorrekturen versehen und zur Kontrolle online geplottet.

Tunnel-Wall Corrections at the Laminar Wind Tunnel
Measurement of Lift and Drag in the Laminar Wind Tunnel 

Der Auftrieb wird durch die Integration der Druckverteilungen an den Windkanalwänden bestimmt. Die Differenz der an beiden Wänden gemittelten Drücke ist proportional zum Auftrieb des Windkanalmodells. Durch diese indirekte Messmethode vereinfacht sich die Modellkonstruktion erheblich. Das Modell kann gegenüber den Drehscheiben abgedichtet und somit eine Durchströmung vermieden werden. Die Ergebnisse zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit anderen Messverfahren.

Übereinstimmung mit anderen Messverfahren

 

Nachlaufrechen in der Messstrecke des Laminarwindkanals (c)
Nachlaufrechen in der Messstrecke des Laminarwindkanals

Der Widerstand wird durch die Integration des Gesamtdruckverlusts im Profilnachlauf bestimmt. Der Nachlaufrechen ist im Abstand von ca. 30% der Profiltiefe stromab des Modells an einer SPS-gesteuerten Traversierung befestigt, die ein automatisches Ausrichten und Nachführen des Rechens ermöglicht. Während der Messung wird der Rechen mit konstanter Geschwindigkeit in Spannweitenrichtung verfahren und somit der mittlere Profilwiderstand ermittelt.

Das Profilmoment wird über eine Kraftmessdose aus dem Drehmoment um den t/4-Punkt des Modells bestimmt.

Für Druckverteilungsmessungen am Modell stehen vier Scanivalves für je 48 Messstellen sowie ein PSI-Vielfachdruckmesssystem mit insgesamt 4x64 Einzeldruckaufnehmern zur Verfügung. Die Kalibrierung der HBM-Druckaufnehmer erfolgt über präzise Eichdruckwaagen bzw. einen Präzisionsaufnehmer MKS Baratron.

Sonstige Messtechniken

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Strömungsvisualisierungen sind möglich mit:

  • Anstrichverfahren
  • Wollfäden
  • Rauchsonden
  • Infrarotkamera FLIR X6541sc

Mit der Infrarotkamera mit einer Auflösung von 0,025K kann die Umschlagslage während der Messung auf einem Monitor verfolgt werden.

Für Hitzdrahtmessungen wurde eine spezielle rechnergesteuerte Grenzschichtsonde entwickelt, die eine effektive Vermessung von Profilgrenzschichten ermöglicht.

Für spezielle Untersuchungen kann ein hochauflösendes Stereo-PIV (Particle Image Velocimetrie) System eingesetzt werden. Mit Hilfe von gepulsten Nd:YAG-Lasern (Quantel Twins) können mit diesem System in einer Ebene alle drei Geschwindigkeitskomponenten simultan als Momentanbild der Strömung erfasst werden.

Die CPV-Methode (Coherent Particle Velocity) wurde am Laminarwindkanal entwickelt und erprobt. Sie ermöglicht die Messung des Hinterkantenlärms mit Hilfe zweier exakt ausgerichteter Hitzdrähte.

Kontakt

Dieses Bild zeigt Würz
Dr.-Ing.

Werner Würz

Leiter Laminarwindkanal