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Lernmaterialien für V01 Einführung an der RWTH Aachen

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TESTE DEIN WISSEN

Welche Nachteile haben konventionelle Messverfahren?

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TESTE DEIN WISSEN
  • 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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TESTE DEIN WISSEN

Welche Vorteile haben konventionelle Messverfahren?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Günstig
  • Keine gefährliche Strahlung
  • Keine Tracer-Partikel nötig
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TESTE DEIN WISSEN

Welche optischen Messverfahren kennen Sie?

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

Welche Vorteile haben diese optischen Messverfahren?

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TESTE DEIN WISSEN

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


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TESTE DEIN WISSEN

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

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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

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TESTE DEIN WISSEN

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

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TESTE DEIN WISSEN
  • 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


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TESTE DEIN WISSEN

Was wird bei der PIV gemessen?

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TESTE DEIN WISSEN

Partikelpaare (vorher nachher) nicht identifizierbar

-->Einzelne Partikel können nicht verfolgt werden 

-->Mittlere Partikelgeschwindigkeiten in Kontrollvolumen/Kontrollfläche werden gemessen

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TESTE DEIN WISSEN

Nennen Sie die allgemeinen Eigenschaften des Messverfahrens PIV

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TESTE DEIN WISSEN
  • 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)


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TESTE DEIN WISSEN

Wie ist das grundlegende Funktionsprinzip der PIV?

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TESTE DEIN WISSEN
  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


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TESTE DEIN WISSEN

Was macht der Doppelpuls-Laser?

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TESTE DEIN WISSEN

Beleuchtung von zwei Zeitpunkten --> Sichtbarmachung der Partikel

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TESTE DEIN WISSEN

Wozu ist die Lichtschnittoptik?

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TESTE DEIN WISSEN

Aufweitung des Laserstrahles zu Laserebene/Lichtebene

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TESTE DEIN WISSEN

Wozu dient das Seeding?

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TESTE DEIN WISSEN

Sichtbarmachung der Strömung durch Seedingpartikel mit wenigen Mikrometern Durchmesser

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Q:

Welche Nachteile haben konventionelle Messverfahren?

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


Q:

Welche Vorteile haben konventionelle Messverfahren?

A:
  • Günstig
  • Keine gefährliche Strahlung
  • Keine Tracer-Partikel nötig
Q:

Welche optischen Messverfahren kennen Sie?

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

Welche Vorteile haben diese optischen Messverfahren?

A:

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


Q:

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

A:

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

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Q:

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

A:
  • 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


Q:

Was wird bei der PIV gemessen?

A:

Partikelpaare (vorher nachher) nicht identifizierbar

-->Einzelne Partikel können nicht verfolgt werden 

-->Mittlere Partikelgeschwindigkeiten in Kontrollvolumen/Kontrollfläche werden gemessen

Q:

Nennen Sie die allgemeinen Eigenschaften des Messverfahrens PIV

A:
  • 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)


Q:

Wie ist das grundlegende Funktionsprinzip der PIV?

A:
  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


Q:

Was macht der Doppelpuls-Laser?

A:

Beleuchtung von zwei Zeitpunkten --> Sichtbarmachung der Partikel

Q:

Wozu ist die Lichtschnittoptik?

A:

Aufweitung des Laserstrahles zu Laserebene/Lichtebene

Q:

Wozu dient das Seeding?

A:

Sichtbarmachung der Strömung durch Seedingpartikel mit wenigen Mikrometern Durchmesser

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