| Auftraggeber: | Industrie | |||||
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Bei vielen Produkten sind, ob erwünscht oder nicht, Fluid-Strömungen vorhanden. In Abhängigkeit von Umwelteinflüssen, Berandungen und vieler weiterer Faktoren bilden sich solche Strömungen sehr unterschiedlich aus. Daher können oft nur sehr schwer Aussagen über den deren Verhalten oder Wechselwirkungen mit anderen Komponenten getroffen werden.
Geschwindigkeitsverteilung am Austritt eines Radialrades |
Mit Hilfe der laseroptischen Strömungsmessung können Sie sich neues Optimierungspotenzial erschließen:
- Leistung
- Wirkungsgrad
- Druckverlust
- Wärmeübergang
- Betriebskosten
- Produktdesign
- Strömungsrichtung
- Geräusche
Als moderne Technik bieten die laseroptischen Verfahren viele Vorteile:
- kalibrationsfrei
- berührungslos
- nicht invasiv
- anschaulich
- schnell
Derzeit können Strömungen mit zwei verschiedenen laseroptischen Methoden untersucht werden:
- Particle Image Velocimetry
- Laser / Phase Doppler Anemometry
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weitere Informationen erhalten Sie auch hier:
Particle Image Velocimetry
Bestimmt wird die Geschwindigkeit und die Richtung von in dem zu untersuchendem Fluid mitgeführten Partikeln. Die Strömung wird dazu in einer Ebene kurzzeitig belichtet. Aus dem Vergleich zweier Aufnahmen kann die Verschiebung der einzelnen Partikel festgestellt werden. Diese Information wird für Berechnung der Geschwindigkeitsfelder verwendet.
Funktionsprinzip eines PIV |
Vorgehensweise für die Geschwindigkeitsmessung mittels PIV
1. Aufnahme Strömung mit Seedingpartikeln. Das folgende Video zeigt die Aufnahme einer Küvette mit fluoreszierenden Mikropartikeln. Die Partikel werden in einem Laserschnitt beleuchtet und jeweils zwei Bilder in zeitlich kurzem Abstand aufgenommen.
2. Aus diesen aufgenommenen Doppelbildern können über Korrelationsverfahren die Geschwindigkeiten in der Aufnahmeebene berechnet werden. In diesem Video ist der zeitliche Geschwindigkeitsverlauf zu sehen.
3. Mittels Mittelwertbildung kann, wie im letzten Film zu sehen, der Strömungsverlauf anschaulich dargestellt werden. Der Betrag der Geschwindigkeit ist farblich markiert.
mögliche Aufgaben
- Bestimmung der Strömungsstruktur an Luftauslässen, Absaugeinrichtungen, Ventilatoren und ähnlichen Komponenten
- Optimierung von durchströmten Bauteilen wie Kanäle, Wärmeübertrager und Gehäuse
- Bestimmen der Randbedingungen für CFD-Simulationen
- Detektion von Ablösegebieten und anderen Wirbelstrukturen
- Messung von instationären Strömungen
- Bestimmen zeitgemittelter Größen in instationären Strömungen
Eingesetztes System der Firma Dantec
- Doppelpulslaser 532 nm 5ns / 50 mJ zwei Kavitäten maximal 21 Hz
- FlowSense Kamera 2M mit 1600x1200 Pixel maximal 15 Hz
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Messung des Geschwindigkeitsprofiles am Austritt eines Axialrades
Laser / Phase Doppler Anemometry
Bei diesem Messverfahren werden die Geschwindigkeiten an einem Punkt bestimmt. Dies ermöglicht sehr schnelle Messungen von teilweise über eintausend Messungen pro Sekunde. Der Einsatz als Phase Doppler Anemometer ermöglicht außerdem die Bestimmung von Tröpfchenspektren.
Funktionsprinzip eines LDA |
Auswahl möglicher Aufgaben
- Messung der Geschwindigkeit an Ventilatoren und anderen Bauteilen
- Variantenbetrachtung und Optimierung von Bauteilen
- hochgenaue Messung instationärer Probleme, Turbulenzmessung
- Bestimmung von Tröpfchenspektren
Eingesetztes System
- Dantec FlowLite mit Sensorkopf Brennweite 400 mm und 160 mm Laser 632,8 nm
- Signalprozessor 58N80
- Detektor 58N70
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