WINDKANAL

Aufgabenstellung

Das Institut für Strömungsmechanik der Technischen Universität Braunschweig beschäftigt sich im Rahmen eines Forschungsprojekts mit Hochauftriebsprofilen für die Luftfahrt. Dabei sollten nicht nur die Strömungsverhältnisse mittels Particle Image Velocimetry erfasst werden, sondern auch die mechanischen Verformungen des Profils aufgrund der aerodynamischen Kräfte. Um die Strömung nicht zu beeinflussen, sollten so wenig mechanische Veränderungen wie möglich innerhalb des Windkanals vorgenommen werden.

Vorgehen

Die Video-Photogrammetrie benötigt nur 0,1 mm dünne retroreflektive, kreisförmige Marken, die die Strömung nicht beeinflussen, und eignet sich damit ideal für die Aufgabenstellung. Die Zahl der Marken ist unbegrenzt, so dass eine Vielzahl von Verformungswerten über die Breite und Länge der Fläche ermittelt werden können. Die Kameras und die Beleuchtung wurden aus den genannten Gründen außerhalb des Windkanals platziert. Da das Beobachtungsfenster die Kalibrierung verändert, wurde das Kalibrierobjekt den Kameras innerhalb des Kanals gezeigt, um die Lichtbrechung durch das Beobachtungsfenster zu kompensieren. Bild 1 zeigt die Strömungsverhältnisse im Windkanal, Bild 2 das grüne Laserlicht der Particle Image Velocimetry, Bild 3 die Anbringung der Kameras oberhalb des Windkanals, Bild 4 eine schematische Darstellung des Aufbaus und Bild 5 gibt einen Einblick in das Innere mit den mit Marken versehenen Flügelprofilen.

Ergebnis

Bild 6 und 7 zeigen die Messergebnisse. Wie zu erwarten steigt die Verformung quadratisch mit der Strömungsgeschwindigkeit Bei der zweithöchsten Strömungsgeschwindigkeit von 45 m/s zeigen sich sichtbare Resonanzschwingungen in den Verformungswerten. Mit Hilfe der Video-Photogrammetrie konnten in wenigen Stunden umfangreiche und präzise 3DMessdaten gesammelt werden, ohne dass wesentliche Eingriffe in den Windkanal nötig gewesen wären. Wir danken dem Institut für Strömungsmechanik der TU Braunschweig für die gute Zusammenarbeit und die freundliche Genehmigung, die gezeigten Bilder zu nutzen.