Kurzzeitströmungsmesstechnik

Steckbrief

Eckdaten

Abschluss:
Master
Semester:
Sommersemester
Wintersemester
Organisationseinheit:
Gasdynamik
Dozent:
Karl Alexander Heufer
Sprache:
Deutsch
 

Die Vorlesung behandelt einige Verfahren zur Strömungssichtbarmachung sowie zur Messung typischer Strömungsparameter, wobei die vorgestellten Methoden und Sonden geeignet sind, auch kurzzeitige Ereignisse zu erfassen.

Gemessen an der menschlichen Reaktionszeit von etwa 100 ms finden viele gasdynamische Vorgänge in noch kürzeren Zeiten statt. So beträgt zum Beispiel die nutzbare Messdauer in speziellen Hyperschallwindkanälen nur wenige Millisekunden. Einige physikalische Vorgänge wie die Anregung gewisser atomarer Zustände finden im Zeitbereich von Piko- und Fentosekunden statt.

Im ersten Abschnitt werden optische Methoden zur Strömungssichtbarmachung vorgestellt, die bei genügend kurzer Belichtungsdauer auch zur Untersuchung schnell veränderlicher oder kurzzeitig auftretender Vorgänge geeignet sind. Es handelt sich hierbei um das Schattenverfahren, Schlierenverfahren für schwarz/weiß als auch Farbschlieren, Mach-Zehnder- und Michelson-Interferometrie. Die interferometrischen Verfahren erlauben grundsätzlich auch eine quantitative Auswertung. Die Grundlagen hierfür werden ebenfalls vorgestellt.

Zur Wärmestrombestimmung an Windkanalmodellen kommen Dünnfilmsonden sowie spezielle Thermoelemente mit extrem kurzer Ansprechzeit im Mikrosekundenbereich zum Einsatz. Es werden sowohl der Aufbau der Sonden als auch die eindimensionale Wärmeleitungstheorie für den halbunendlich ausgedehnten Körper vorgestellt, die für die Datenauswertung benötigt wird.

Die Messung des Druckes geschieht üblicherweise mit Drucksonden, die nach dem piezoelektrischen oder piezoresistiven Prinzip arbeiten. Aufbau, Funktionsweise sowie spezielle Eigenheiten beider Sondentypen werden anhand von vereinfachten und kommerziell erhältlichen Sonden erläutert.