Wechselnde Anströmwinkel, dreidimensionale Strömungen und schwer zugängliche Messstellen stellen hohe Anforderungen an die aerodynamische Messtechnik. Ob bei der Entwicklung von Turbomaschinen, in Windkanälen oder bei Flugversuchen: Um Strömungsverhältnisse zuverlässig beurteilen zu können, müssen Druck, Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsrichtung präzise erfasst werden. Je nach Messaufgabe kommen dabei unterschiedliche Messverfahren zum Einsatz. Spezialisierte Strömungssonden von Aeroprobe ermöglichen Untersuchungen auch unter anspruchsvollen Messbedingungen.
Warum komplexe Strömungen besondere Messtechnik erfordern
Bei aerodynamischen Untersuchungen ist die Strömung häufig nicht gleichmäßig. Besonders in Turbomaschinen, hinter Schaufelreihen oder an komplexen Bauteilgeometrien können sich Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsrichtung innerhalb eines kleinen Messbereichs deutlich verändern.
Für die Auswahl der geeigneten Messtechnik ist deshalb entscheidend, welche Strömungsgrößen erfasst werden sollen und unter welchen Bedingungen die Messung stattfindet. Während bei einigen Anwendungen die Bestimmung des Gesamtdrucks im Vordergrund steht, müssen bei anderen Untersuchungen zusätzlich Strömungswinkel oder räumliche Geschwindigkeitsverteilungen ermittelt werden. Eine weitere Herausforderung besteht darin, Messungen an mehreren Positionen durchzuführen, ohne den Versuchsaufbau wiederholt verändern zu müssen. Hier können Mehrpunktmessungen den Messaufwand reduzieren.
Messlösungen für unterschiedliche Strömungsbedingungen
Das Aeroprobe Portfolio umfasst verschiedene spezialisierte Messtechnologien:
- Multifunktionale Air Data-Sonden und Micro Air Data-Computer zur Messung und Berechnung von Flugparametern wie Fluggeschwindigkeit, Flughöhe, Anstellwinkel und Schiebewinkel.
- Mehrlochsonden zur Messung von Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsrichtung bei aerodynamischen Untersuchungen.
- Omniprobe für komplexe dreidimensionale Strömungsmessungen bei großen Anströmwinkeln.
- Pitot-Sonden (Pitot-Static Probes) und Gesamtlufttemperatursonden zur Druck- und Temperaturmessung bei Flugversuchen.
- Kiel-Sonden zur Messung des Gesamtdrucks bei geringer Empfindlichkeit gegenüber wechselnden Anströmwinkeln.
- Rake Probes zur gleichzeitigen Messung an mehreren Positionen innerhalb eines Strömungsfeldes.
Kiel-Sonden: Gesamtdruckmessung bei wechselnden Anströmwinkeln
Bei der Messung des Gesamtdrucks kann die Ausrichtung der Sonde zur Strömung das Messergebnis beeinflussen. Insbesondere bei wechselnden Anströmwinkeln können herkömmliche Pitot-Sonden an ihre Grenzen stoßen.
Kiel-Sonden besitzen eine spezielle ummantelte Messöffnung, die den Einfluss unterschiedlicher Anströmwinkel reduziert. Dadurch ermöglichen sie eine zuverlässige Gesamtdruckmessung auch dann, wenn die Strömung nicht exakt frontal auf die Sonde trifft.
Diese Eigenschaft ist besonders bei Windkanalversuchen und der Untersuchung von Turbomaschinen relevant. Beispielsweise können sich die Strömungsverhältnisse zwischen den Schaufelreihen eines Verdichters deutlich verändern. Kiel-Sonden eignen sich hier zur Erfassung des Gesamtdrucks, ohne dass die genaue Strömungsrichtung an jeder Messposition bekannt sein muss. Je nach Einbausituation stehen unterschiedliche Sondengeometrien zur Verfügung. Für Messungen in beengten Einbauverhältnissen sind auch speziell angepasste Ausführungen möglich.
Rake Probes: Mehrere Messpunkte in einem Aufbau
Bei der Untersuchung von Strömungsfeldern reicht ein einzelner Messpunkt häufig nicht aus. Um beispielsweise Druckverteilungen oder Veränderungen der Strömung über einen größeren Querschnitt zu erfassen, sind Messungen an mehreren Positionen erforderlich. Eine Möglichkeit besteht darin, einzelne Sonden nacheinander an verschiedenen Messpunkten zu positionieren. Dies kann jedoch zeitaufwendig sein und wiederholte Messdurchläufe erfordern.
Rake Probes ermöglichen dagegen die gleichzeitige Erfassung von Messwerten an mehreren Positionen. Dazu werden mehrere Sonden in einer gemeinsamen Messanordnung kombiniert. Je nach Messaufgabe können Mehrlochsonden, Kiel-Sonden, Pitot-Sonden oder Temperatursonden integriert werden. Bei der Untersuchung von Turbomaschinen lassen sich auf diese Weise beispielsweise Druckverteilungen über einen Strömungsquerschnitt erfassen. Auch in der Automobilentwicklung können Rake Probes eingesetzt werden, um Strömungsverhältnisse an verschiedenen Positionen innerhalb eines Messbereichs zu untersuchen.
Entscheidend ist die passende Messtechnik
Welche Strömungssonde für eine Anwendung geeignet ist, hängt unter anderem von den benötigten Messgrößen, dem zu erwartenden Anströmwinkel, dem Temperaturbereich und den verfügbaren Einbauverhältnissen ab.
Während Kiel-Sonden insbesondere bei der Gesamtdruckmessung unter wechselnden Anströmwinkeln Vorteile bieten, ermöglichen Messrechen die gleichzeitige Erfassung mehrerer Messpositionen. Für die Bestimmung von Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsrichtung kommen hingegen Mehrlochsonden infrage.
Althen Sensors & Controls bietet verschiedene Aeroprobe Messlösungen für aerodynamische Untersuchungen und unterstützt Sie bei der Auswahl geeigneter Sonden sowie kundenspezifischer Konfigurationen.
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Gerne unterstützen wir Sie bei der Auswahl der richtigen Messlösung sowie der passenden Produkte.