Modernisierung und Erweiterung eines Niedergeschwindigkeitswindkanals

• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik, Technische Thermodynamik und Thermische Energietechnik
• Förderung: Förderung in 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 491803306

Das FG Aerodynamik der TU Berlin beantragt eine Modernisierung und Erweiterung des vorhandenen Profilwindkanals. Dieser Kanal wurde Anfang 2000 für Profiluntersuchungen mit einem Messstreckenquerschnitt von 2,0m x 0,4m (HxB) und einer max. Strömungsgeschwindigkeit von 30m/s ausgelegt und gebaut. Im SFB 557 und 1029 wurde der Kanal ab 2007 als offene Kaskadenmessstrecke mit geringen Anpassungen an den Düsenquerschnitt betrieben. Nach Abschluss der SFB’s soll dieser Kanal modifiziert und erweitert werden, sodass er ein breites Spektrum an möglichen Versuchskonfigurationen abdeckt und somit für laufende, beantragte und künftige Forschungsprojekte genutzt werden kann. Hierfür soll der Messstreckenquerschnitt auf eine Größe von 1,3m x 1,0m (HxB) vergrößert werden und max. Strömungsgeschwindigkeit von ca. 35m/s erreicht werden. Im Zuge dessen müssen der Antrieb, dessen Steuerung sowie die Komponenten der Kühlung auf den erforderlichen Massenstrom angepasst werden. Zurzeit wird der Kanal mit zwei Axialventilatoren a‘ 40.000m³/h betrieben. Für die neuen Auslegungsparameter sollen diese durch zwei Axialventilatoren mit einem Volumenstrom von je 80.000m³/h ersetzt werden. Aufgrund des erhöhten Volumenstroms ist eine neue Kühlung, bestehend aus Wärmetauscher und Kühlaggregat inkl. Einbau nötig. Das bisherige Kühlaggregat von 15kW soll durch ein Aggregat mit einer Leistung von ca. 40kW ersetzt werden. Die bisherigen Windkanalbauteile vom Antrieb bis einschließlich der Beruhigungskammer werden erhalten. Aufgrund der Vergrößerung des Messstreckenquerschnittes ist ein Neubau von der Windkanaldüse bis einschließlich der Antriebsintegration notwendig. Diese Teile werden wie die bisherigen Windkanalteile größtenteils in Holzbauweise gefertigt und auf Metallgestellen montiert. Die Messstrecke von 1,3mx1mx2m (HxBxL) soll zusätzlich optische Zugänge aufweisen, um flächige Strömungsfeldmessung, z. B. mit dem vorhanden HS-PIV System, zu ermöglichen. Zusätzlich wird für die Nutzung des Kanals eine 6-Komponentenwaage beantragt. Diese soll es ermöglichen instationäre Kraftänderungen sowie Absolutkräfte und Momente zu erfassen, wie sie zum Beispiel für die Untersuchung dynamischer Kopplungsvorgänge von zwei Flügel notwendig sind. Die hierfür benötigten Sensoren müssen eine sehr kleine Ansprechschwelle (mN) sowie eine hohe zeitliche Auflösung aufweisen. Um ein großes Einsatzspektrum zu ermöglichen, wird die Messstrecke mit einem 3-Achstraversensystem, bestehend aus drei Antriebsmotoren, drei Lineartraversen sowie einer 3-Achssteuerung, ausgerüstet. Dieses System soll einerseits zur Traversierung unterschiedlicher Messsonden, wie Fünflochsonde, Hitzdraht etc., genutzt werden und andererseits eingesetzt werden, um Modelle in der Messtrecke unterschiedlich zu positionieren bzw. zu verschieben.Für die Windkanalbauteile wie Düse, Diffusor, Umlenkungen wird nur das Material beantragt. Die Bauteile selbst können in der institutseigenen Werkstatt gefertigt und montiert werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Modernisierung und Erweiterung eines Niedergeschwindigkeitswindkanals
• Gerätegruppe: 2420 Windkanäle
• Antragstellende Institution: Technische Universität Berlin
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Julien Weiss