SEG - Sondeneichkanal Göttingen



 

 
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Reynolds- und Machzahlbereich
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Zur Untersuchung von Strömungsfeldern in Windkanälen für Turbomaschinen, Schaufelgittern oder in anderen aerodynamischen Anlagen kommen pneumatische Sonden immer noch als nützliche Werkzeuge zur Anwendung. Die Tatsache, dass Geschwindigkeiten und Strömungswinkel mit diesen Sonden nicht direkt gemessen werden können, als auch Ungenauigkeiten bei der Herstellung der Sondenköpfe, erfordern aber eine sorgfältige Kalibrierung der Sonden in konstanten Strömungsfeldern mit bekannten Eigenschaften.

Aus diesem Grund wurde für das DLR in Göttingen eine neue Anlage zur Sondeneichung (SEG) konstruiert und gebaut, die vorhandene Hilfseinrichtungen am Windkanal für Rotierende Gitter (RGG). nutzt (Kompressoren, Vakuumpumpe usw.). Eine großer Vorteil dieses neuen Sondeneichkanals ist die unabhängige Einstellung von Machzahl und Reynoldszahl in einem sehr weiten Bereich.

Die Messstrecke des SEG besteht aus einem Freistrahl innerhalb einer größeren Kammer. Die große zylindrische Kammer ist von zwei Seiten zugänglich und ermöglicht die Befestigung von Sondenhaltern mit einer Länge von bis zu 700 mm. Mit Schrittmotoren angetriebene Verschiebegeräte erlauben die Verstellung der Sonden in drei Richtungen und um zwei Winkel (Anstell- und Gierwinkel). Durch leicht auswechselbare achsensymmetrische Düsen mit einem mittleren Durchmesser von 50 mm kann ein weiter Machzahlbereich von sub- bis zu supersonischer Strömung abgedeckt werden. Das mittlere Kontraktionsverhältnis von der Beruhigungskammer zum Düsenaustritt beträgt etwa 16. Siebe und Gleichrichter in der Beruhigungskammer sorgen für ein gleichmäßiges und turbulenzarmes Strömungsfeld. Zur Druckrückgewinnung schließt sich an den Freistrahl ein Diffusor mit einem verstellbaren Einsatz an. Zwei Fenster in der Messkammer ermöglichen außerdem die Strömungsfeldsichtbarmachung mit Hilfe von Schlierenoptik.

 

 Messstrecke
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In der nachfolgenden Tabelle und im Diagramm rechts finden sich allgemeine Leistungsdaten und der einstellbare Mach- und Reynoldszahlbereich des Sondeneichkanals. Die Reynoldszahlen wurden mit einem mittleren Düsendurchmesser von 50 mm berechnet.

 

Laufzeit kontinuierlich
Düsendurchmesser 45 - 50 mm
Gesamtdruckbereich 30 - 290 kPa
Gesamttemperaturbereich 295 - 315 K
Machzahlbereich 0.2 - 1.8
Reynoldszahlbereich 100000 - 2100000
installierte Leistung 2 x 90 kW / Kompressor
Druckverhältnis 3.0
Volumenfluss 0.43 m³/s

Der SEG wird durch zwei Hilfskompressoren des Windkanals für Rotierende Gitter angetrieben, die einzeln oder parallel benutzt werden können. Beide Kompressoren laufen mit konstanter Geschwindigkeit. Die Einstellung und Regelung der Strömung (Massenfluss bzw. statischer Druck in der Messkammer) erfolgt über Ventile in zwei Bypassleitungen parallel zu den Kompressoren. Die Machzahl ergibt sich dann aus dem Verhältnis des statischen Drucks in der Messkammer zu dem Gesamtdruck in der Beruhigungskammer. Zusätzlich kann der Gesamtdruck in der Anlage mit einer Vakuumpumpe und über einen Anschluss an die Druckluftversorgung des DLR in Göttingen eingestellt und geregelt werden. So lassen sich Machzahl und Reynoldszahl unabhängig voneinander variieren. Weitere Einrichtungen im Kreislauf sind ein Trockner und zwei Wasserkühler zur Einstellung der Temperatur der Strömung. Windkanal- und Sondensteuerung und die Datenerfassung erfolgen über zwei Personalcomputer, die mit einer SIMATIC-Software der Fa. Siemens und einer LabView-Software ausgerüstet sind.

 

 

 Kreislaufschema
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Eine genauere Beschreibung des SEG kann folgender Veröffentlichung entnommen werden:
Gieß, P.-A., Rehder, H.-J., Kost, F.:
 A New Test Facility for Probe Calibration Offering Independent Variation of Mach and Reynolds Number
Proceedings of the 15th Symposium on "Measuring Techniques for Transonic and Supersonic Flows in Cascades and Turbomachines", Firenze, Italy, September, 21-22, 2000


 

Autoren: Fritz Kost, Hans-Jürgen Rehder


Kontakt
Hans-Jürgen Rehder
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Antriebstechnik
, Turbine
Tel: +49 551 709-2388

Fax: +49 551 709-2806

E-Mail: Juergen.Rehder@dlr.de
URL dieses Artikels
http://www.dlr.de/at/desktopdefault.aspx/tabid-1564/2432_read-3788/
Downloads zu diesem Artikel
The Behaviour of Probes in Transonic Flow Fields of Turbomachinery (http://www.dlr.de/at/Portaldata/20/Resources/dokumente/tu/paper_ETC8_Kost.pdf)
A New Test Facility for Probe Calibration - Offering Independent Variation of Mach and Reynolds Number (http://www.dlr.de/at/Portaldata/20/Resources/dokumente/tu/meastech-firenze-SEG.pdf)