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.