Messtechnik
Moderne Messtechnik ist der Schlüssel zur erfolgreichen Validierung
Studierende lernen Vielzahl von Messtechniken
In der Strömungsmechanik spielen experimentelle Methoden eine zentrale Rolle, um Strömungsphänomene zu verstehen und theoretische Modelle zu validieren. Am ATF lernen unsere Studierenden eine Vielzahl von Messtechniken kennen, die in Forschung und Industrie weit verbreitet sind.
Klassische und innovative bildgebende Verfahren
Neben klassischen Verfahren wie dem Einsatz einer Prandtl-Sonde, die den Total- und den statischen Druck erfasst, um die Strömungsgeschwindigkeit zu bestimmen, kommen auch moderne bildgebende Verfahren zum Einsatz. Methoden wie die Particle Image Velocimetry (PIV) ermöglichen eine berührungslose Geschwindigkeitsmessung, indem Partikel in der Strömung mit Laserlicht beleuchtet und ihre Bewegung analysiert wird. Die Thermografie hingegen nutzt Infrarotkameras, um Temperaturfelder sichtbar zu machen und Wärmeübergänge zu untersuchen. Mit einer digitalen 5-Loch-Sonde können Geschwindigkeitsfelder während der Messung sichtbar gemacht werden.
Particle Image Velocimetry
Die Particle Image Velocimetry (PIV) ist ein bildgebendes Messverfahren zur Bestimmung von Strömungsgeschwindigkeiten. Dabei werden Partikel in die Strömung eingebracht und mit einem gepulsten Laser beleuchtet. Eine Kamera erfasst das Streulicht der Partikel in definierten Zeitabständen. Durch anschließende Bildanalyse lässt sich das Geschwindigkeitsfeld der Strömung bestimmen. PIV ermöglicht eine berührungslose und präzise Untersuchung komplexer Strömungen in einer Messebene und eignet sich hervorragend zur Verifikation von numerischen Simulationsergebnissen.
Hitzdrahtanemometrie
Das Hitzdrahtanemometer misst Strömungsgeschwindigkeiten, indem es die Wärmeabfuhr eines dünnen, beheizten Drahtes erfasst. Die Abkühlung des Drahtes durch die umströmende Luft verändert seinen elektrischen Widerstand, der zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit genutzt wird. Diese Technik bietet eine hohe zeitliche Auflösung und eignet sich besonders gut zur Ermittlung turbulenter Schwankungsgrößen. Typische Einsatzgebiete sind aerodynamische Untersuchungen, die Verifikation von Simulationen und die Analyse feiner Strömungsstrukturen.
Digitale 5-Loch-Sonde - proCap
Mit konventionellen Mehrloch-Sonden lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit lokal in Betrag und Richtung messen. Die Erfassung von planaren oder volumetrischen Daten erfordert jedoch zusätzlichen Aufwand für die Positionsbestimmung der Sonde. Der Einsatz einer 3D-Kamera zur präzisen Triangulation der Sondenposition ermöglicht eine effiziente Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit in einem Messvolumen mit hoher räumlicher Auflösung.
Infrarot-Thermografie
Die Infrarot-Thermografie ist ein berührungsloses Messverfahren zur Erfassung von Temperaturfeldern. Eine Infrarotkamera detektiert die von Oberflächen emittierte Wärmestrahlung und ermöglicht so die Untersuchung von Strömungen mit Wärmeübergang. Sie wird zur Validierung numerischer Simulationen eingesetzt und liefert präzise Randbedingungen für CFD-Modelle. Dadurch können thermische Strömungsphänomene detailliert analysiert und optimierte Designlösungen entwickelt werden.