Nitsche / Brunn Strömungsmesstechnik

2., aktualisierte und bearbeitete Auflage 2006
ISBN: 978-3-540-32487-4
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 224 Seiten, eBook

Reihe: VDI-Buch

Das Buch bietet einen komprimierten Überblick über die etablierten Strömungsmesstechniken einschließlich der neuen Entwicklungen auf dem Gebiet der bildgebenden Messverfahren. Im Vordergrund stehen dabei sowohl die messphysikalischen Grundlagen als auch die praktische Anwendungen der einzelnen Verfahren. Zu den behandelten Problemstellungen gehören zunächst die klassischen Aufgabenstellungen der Druck-, Geschwindigkeits-, Temperatur- und Wandreibungsmessung in Strömungsfeldern bzw. an Strömungskörpern mit Hilfe von Sonden und Sensoren. Einen zentralen Punkt bilden hier jedoch auch die modernen bildgebenden Messverfahren wie die Particle-Image-Velocimetry (PIV), die drucksensitiven Farben (PSP) oder die Infrarot-Thermografie. Diese flächigen Messmethoden werden im Einzelnen erläutert und an typischen Anwendungsbeispielen veranschaulicht. Darüber hinaus werden auch speziellere Probleme der Grenzschichtmesstechnik einschließlich der Anwendung von MEMS-Sensoren diskutiert. Einen gebührenden Raum nehmen die Methoden der Strömungsvisualisierung sowie das Kapitel Versuchsanlagen ein. Die abschließend dargestellten Methoden der Signalverarbeitung und -auswertung helfen, auch bei komplexeren Fragestellungen mit Hilfe der Signalanalyse die relevanten Strömungsphänomene aus den Messsignalen zu extrahieren.

Zielgruppe

Professional/practitioner

Autoren/Hrsg.

Nitsche, Wolfgang

Brunn, André

Inhaltsverzeichnis

Einführung.- Druckmessung.- Geschwindigkeitsmessung.- Wandreibungsmessung.- Temperaturmessung.- Strömungssichtbarmachung.- Spezielle Probleme der Grenzschichtmesstechnik.- Signalanalyse.- Versuchsanlagen.

Leseproben

4. Wandreibungsmessung (S. 79-80)

Die experimentelle Ermittlung örtlicher oder auch integraler Reibungskräfte, die ein Fluid infolge seiner Viskosität auf einen Strömungskörper ausübt, ist in der Strömungstechnik im wesentlichen aus zweierlei Gründen von Bedeutung: Zum einen geben die gemessenen Reibungskräfte Aufschluss über die viskositätsbedingten Widerstandsanteile eines Strömungskörpers, wie bereits einleitend in Bild 1.1 gezeigt wurde. Da diese Reibungswiderstände ebenso wie die Druckwiderstände bei jedem technischen Strömungsprozess durch die Antriebsleistung aufgebracht werden müssen, spielen Reibungswiderstände bei der Optimierung von Strömungsprozessen oder auch der Auslegung von umströmten Körpern, z.B. von Flugzeugen, eine ganz wesentliche Rolle. Diese große Bedeutung kann besonders eindrucksvoll an der Gesamtwiderstandsbilanz eines Verkehrs.ugzeugs veranschaulicht werden, Bild 4.1. Aus dieser Bilanz geht hervor, dass die von der umströmenden Luft auf die Flugzeughaut insgesamt ausgeübte Reibungskraft im Reise.ug nahezu 50% des Gesamtwiderstandes ausmacht, dementsprechend die halbe Antriebsleistung aufzehrt und damit letztlich auch den halben Kraftsto.verbrauch verursacht. Gemessene Verteilungen der Reibungskräfte auf einem Tragflügel, wie in Bild 1.2 für einen Windkanalversuch gezeigt wurde, spielen daher eine große Rolle bei der Auslegung moderner Tragflügelprofile.

Neben diesen Widerstandsbetrachtungen spielt die lokale Wandreibung insbesondere auch eine Rolle bei der Beschreibung wandnaher Grenzschichtströmungen, z.B. in Form von Grenzschichtähnlichkeitsgesetzen, Bild 1.5, deren Formulierungen auf Parametern basieren, die auch von der lokalen Wandschubspannung bzw. der Schubspannungsgeschwindigkeit abhängen (siehe nachstehende "Definitionen"). Die Bedeutung der örtlichen Wandreibung für wandnahe Strömungsbereiche spiegelt sich u.a. auch in der Formulierung von Kalibrationsparametern wider, z.B. bei der in Bild 2.9 gezeigten Fehlerbetrachtung für statische Druckmessbohrungen in Abhängigkeit von einer charakteristischen Reynolds-Zahl, in diesem Fall gebildet mit der wandreibungsproportionalen Schubspannungsgeschwindigkeit uô .

Über Autor(innen)

Herr Professor Nitsche absolvierte ein Studium der Luft- und Raumfahrttechnikin Stuttgart und Berlin (1969-1974)-Promotion an der TU Berlin auf dem Gebietder Strömungsmeßtechnik  (1979)-seit 1993: Universitätsprofessor für Aerodynamik am Institut für Luft- und   Raumfahrt der TU Berlin Arbeitsschwerpunkte: Experimentelle Aerodynamik, Sensorik und Meßtechnik,  Strömungskontrolle