Strömungsmessverfahren II an der RWTH Aachen

Karteikarten und Zusammenfassungen für Strömungsmessverfahren II an der RWTH Aachen

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Welche Vorteile haben konventionelle Messverfahren?

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Wofür steht z.B. "2D/2C"  oder "2D/3C" oder "3D/3C" ?

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Wie kann mithilfe der PSP eine quantitative Aussage über die Druckverteilung gemacht werden?

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Was wird bei der PIV gemessen?

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Nennen Sie die allgemeinen Eigenschaften des Messverfahrens PIV

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Wie ist das grundlegende Funktionsprinzip der PIV?

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Was macht der Doppelpuls-Laser?

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Wozu ist die Lichtschnittoptik?

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Wozu dient das Seeding?

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Welche Nachteile haben konventionelle Messverfahren?

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Strömungsmessverfahren II

Welche Vorteile haben konventionelle Messverfahren?

  • Günstig
  • Keine gefährliche Strahlung
  • Keine Tracer-Partikel nötig

Strömungsmessverfahren II

Welche optischen Messverfahren kennen Sie?

  • Laser Doppler Anemometrie (LDA)
  • Particle Image Velocimetry (PIV)
    • Holographisches PIV
    • Zeitaufgelöstes PIV
    • usw.
  • Schlieren Background Imaging

Strömungsmessverfahren II

Welche Vorteile haben diese optischen Messverfahren?

Keine direkte Störung der Strömung

 --> Aber auch keine direkte Messung der Strömung (Indirekte Messung der Strömung durch Messung der Partikel)

Globale Information über Strömung möglich

--> Aber teuer, teure Messtechnik notwendig


Strömungsmessverfahren II

Wofür steht z.B. "2D/2C"  oder "2D/3C" oder "3D/3C" ?

2D --> 2 Dimensional

2C --> 2 Komponenten werden gemessen (u - v ) 

--> Es werden in der Ebene x,y die Geschwindigkeitskomponenten u und v gemessen


3D/3C --> Es wird ein Raumvolumen, nicht nur ein Lichtschnitt vermessen und die Geschwindigkeitskomponenten in alle 3 Raumrichtungen gemessen

Strömungsmessverfahren II

Wie kann mithilfe der PSP eine quantitative Aussage über die Druckverteilung gemacht werden?

  • Messung der Fluoreszenz der PSP bei bestimmten bekannten Drücken
  • Zusätzliche Kalibrierungs-Drucksonde im Messkanal an einer bestimmten Stelle mit PSP, sodass ausgehend davon relativ alles quantitativ bestimmt werden kann


Strömungsmessverfahren II

Was wird bei der PIV gemessen?

Partikelpaare (vorher nachher) nicht identifizierbar

-->Einzelne Partikel können nicht verfolgt werden 

-->Mittlere Partikelgeschwindigkeiten in Kontrollvolumen/Kontrollfläche werden gemessen

Strömungsmessverfahren II

Nennen Sie die allgemeinen Eigenschaften des Messverfahrens PIV

  • Berührungsloses Messverfahren
    • Keine Störung der Strömung
  • Indirektes Messverfahren
    • Keine Messung der Strömung, sondern der Partikel
    • Seeding notwendig (Hinzugeben von Tracer-Partikeln)
  • Flächenhaftes Messverfahren (keine lokale Messsonde)


Strömungsmessverfahren II

Wie ist das grundlegende Funktionsprinzip der PIV?

  1. Seeding des Fluids
  2. Beleuchtung einer Kontrollfläche/Kontrollvolumens innerhalb des Strömungsfeldes 
    • Laser-Lichtschnitt: durch optische Führung und Lichtschnittoptik wird Laserstrahl flächig aufgeweitet
    • Laser-Impuls: Bei Messung werden zwei kurz aufeinander folgende, sehr kurze Laser-Impulse ausgegeben
  3. Detektion: Mithilfe von mit den Lasern synchronisierten Kamerasystemen werden die von den Tracer-Partikeln reflektierten/gestreuten Strahlen in zwei Einzelbildern detektiert.
  4. Auswertung der Bildpaare und erstellen eines Geschwindigkeitsfeldes
    1. Processing: Wählen von Auswertefenstergröße und Vorbereitung für Auswertung mittels Kreuzkorrelation 
    2. Post-Processing --> Berechnung der interessierenden Größen: z.B. Wirbelstärke, Turbulenter Kinetische Energie


Strömungsmessverfahren II

Was macht der Doppelpuls-Laser?

Beleuchtung von zwei Zeitpunkten --> Sichtbarmachung der Partikel

Strömungsmessverfahren II

Wozu ist die Lichtschnittoptik?

Aufweitung des Laserstrahles zu Laserebene/Lichtebene

Strömungsmessverfahren II

Wozu dient das Seeding?

Sichtbarmachung der Strömung durch Seedingpartikel mit wenigen Mikrometern Durchmesser

Strömungsmessverfahren II

Welche Nachteile haben konventionelle Messverfahren?

  • Bauteile ragen in Strömung hinein und verfälschen diese
  • Zugang zur Strömung ist evtl. sehr eingeschränkt möglich (Flamme, etc)
  • Bietet nur lokale Informationen über Strömung


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