Einführung in die Strömungsmeßtechnik

verfasst von: Prof. Dr. rer. nat. Helmut Eckelmann

Verlag: Vieweg+Teubner Verlag

Buchreihe : Leitfäden der angewandten Mathematik und Mechanik LAMM

Enthalten in: Professional Book Archive

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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Mechanische Meßmethoden

Zusammenfassung

Einem Fluid ist im allgemeinen nicht anzusehen, ob es strömt oder ruht. Ein Strömen kann durch eine unmittelbare Beobachtung nur dann erkannt werden, wenn sich im Fluid beispielsweise Fremdkörper befinden, die als Anhaltspunkt für eine Bewegung dienen können. Eine einfache Weg-Zeit-Messung zur Ermittlung der Fluidgeschwindig-keit ist somit nicht gegeben. Bei der Bestimmung der Fluidgeschwindigkeit ist man auf indirekte Methoden, wie z.B. die Messung einer geeigneten Druckdifferenz, die Messung der Drehgeschwindigkeit eines Flügelrads oder die Messung der Kraft auf einen in der Strömung festgehaltenen Körper angewiesen, um nur die gebräuchlichsten mechanischen Methoden zu nennen. Da die Geschwindigkeit eine vektorielle Größe ist, muß außer dem Betrag auch die Richtung ermittelt werden. Auch die Bestimmung des Betrags allein setzt, da im allgemeinen richtungsempfindliche Meßgeräte verwendet werden, die Kenntnis der Strömungsrichtung voraus.

Helmut Eckelmann

2. Elektromechanische Wandler und Messung von Schwankungsgrößen

Zusammenfassung

Mit rein mechanischen Mitteln lassen sich Druck, Geschwindigkeit oder Kraft, solange sie sich zeitlich nicht oder nur sehr langsam ändern, mit hoher Genauigkeit messen. Methoden und Geräte hierzu werden im Teil 1 behandelt. Zur direkten Messung instationärer oder periodischer Schwankungen von Druck, Geschwindigkeit oder Kraft sind rein mechanisch arbeitende Geräte meist zu träge oder sie besitzen einen nichtlinearen Zusammenhang zwischen gemessener und interessierender Größe (siehe z.B. Gl. 1.10), so daß bei einer Mittelwertbildung ein systematischer Fehler entsteht. Man vergleiche hierzu auch das im Unterkapitel 1.1.3.4 bei 2) Meßfehler Gesagte. Schwankungsgrößen werden hauptsächlich auf dem Umweg über elektrische Größen gemessen. Die Umwandlung einer strömungsmechanischen in eine elektrische Größe erfolgt in einem elektromechanischen Wandler, bei dem z.B. der Druck p oder die Geschwindigkeit U die Eingangs- und eine Spannung E oder ein Strom I die Ausgangsgrößen bilden (Bild 2.1).

Helmut Eckelmann

3. Optische Meßmethoden

Zusammenfassung

Optische Meßmethoden, die auf lichtdurchlässige Fluide, wie z.B. Luft oder Wasser beschränkt sind, zeichnen sich vor allem durch berührungsloses Arbeiten aus. Die Strömung wird nicht durch das Einbringen einer Sonde gestört oder verändert. Die optischen Meßmethoden werden hier getrennt von den Methoden der Strömungssichtbarmachung, denen der Teil 4 gewidmet ist, behandelt. Die hier vorgenommene Unterteilung soll dem mehr qualitativen Charakter einer Sichtbarmachung gegenüber einer Messung Rechnung tragen.

Helmut Eckelmann

4. Methoden der Strömungssichtbarmachung

Zusammenfassung

Die meisten Strömungsvorgänge verlaufen unsichtbar. Häufig kann aber schon durch Zugabe von Teilchen oder lokales Einleiten von Rauch oder Farbe bei geeigneter Beleuchtung eine Strömung sichtbar gemacht werden und so eine schnelle Vorstellung vom Strömungsablauf gewonnen werden. Es läßt sich z.B. erkennen, ob eine Strömung laminar oder turbulent ist, oder ob an einer Stelle eine Strömungsablösung vorliegt. Die gleiche qualitative Information ist mit Sonden nicht so einfach und meist nur auf kompliziertere Weise zu erhalten. Hinzu kommt noch die Schwierigkeit, daß auch die Sonde selbst die Strömung stören kann. Z.B. ist der laminar-turbulente Übergang sehr empfindlich und kann leicht durch eine Sonde verfälscht werden.

Helmut Eckelmann

5. Versuchsanlagen für Modelluntersuchungen

Zusammenfassung

Trotz steigender Bedeutung der numerischen Strömungsmechanik, die z.B. Widerstand und Auftrieb von Flugzeugen schon weitgehend vorausberechnen kann, wächst dennoch der Aufwand bei den Versuchsanlagen, da eine Minimierung des Strömungswiderstandes noch am einfachsten durch Modellversuche erreicht werden kann. Schon wegen der hohen Kosten und des Risikos eines Fehlschlags werden bei Neuentwicklungen von Fahrzeugen, Flugzeugen und Schiffen zuerst Modelluntersuchungen durchgeführt. Dabei besteht heute der Trend zu immer größeren Anlagen um bei den Modelluntersuchungen die Reynolds Zahl des Originals möglichst zu erreichen. Weiterhin sind Modelluntersuchungen dann von Bedeutung, wenn, wie z.B. in der Raumfahrt, Neuland betreten werden soll.

Helmut Eckelmann

Backmatter

Titel: Einführung in die Strömungsmeßtechnik
verfasst von: Prof. Dr. rer. nat. Helmut Eckelmann
Verlag: Vieweg+Teubner Verlag
Electronic ISBN: 978-3-663-09882-9
Print ISBN: 978-3-519-02379-1
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-663-09882-9

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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Mechanische Meßmethoden

2. Elektromechanische Wandler und Messung von Schwankungsgrößen

3. Optische Meßmethoden

4. Methoden der Strömungssichtbarmachung

5. Versuchsanlagen für Modelluntersuchungen

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