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Simulation und Visualisierung

.. das Geheimnis der Turbulenz

Zur Untersuchung von turbulenten Strömungsvorgängen werden entweder komplexe, mathematische Methoden eingesetzt (engl.: computational fluid dynamics, CFD) oder aufwendige Messungen durchgeführt. Als Ergebnis können zum Beispiel bei Flügeln die Auftriebs- und Widerstandskräfte der Profile in Abhängigkeit des Anströmwinkels sowie die Turbulenz hinter dem Rotor beschrieben werden. Für solche Untersuchungen steht im Windlabor an der htw saar ein Kleinwindkanal zur Verfügung.

Abbildung1: Kleinwindkanal zur Vermessung von Flügelprofilen für den Abgleich mit CFD-Ergebnissen.


Das Phänomen des Strömungsabrisses (engl.: stall) kann in der Simulation ab gewissen Anströmwinkeln dargestellt werden. Ein Nachweis solch eines Abrisses kann im Experiment über eine Kraftmessung ebenfalls gut nachgewiesen werden. Um diese Ereignisse auch visuell belegen zu können, stehen drei Methoden zur Verfügung. Zum einen die Schlierenfotografie (Schlieren Imaging), eine digitale Bildverarbeitungstechnik (Background Oriented Schlieren Imaging, BOS) und als dritte Möglichkeit die Strömungsvisualisierung mittels Rauchfahne.

 

Abbildung 2: von der Auslegung über die Simulation bis hin zu experimentellen Untersuchungen wird der gesamte Innovationsprozess durchgeführt

 

Nachdem die Flügelprofile ausgelegt sind, können Prototypen aufgebaut und vermessen werden. Additive Fertigungsprozesse (engl.: additive manufacturing, AM) spielen dabei eine entscheidende Rolle, um die geforderten Freiformflächen herzustellen.
Anschließend werden diese Prototypen im großen Windkanal untersucht.
Bei allen Schritten des Innovationsprozesses werden die Studierenden eng eingebunden. Durch Einrichtung eines open workspace direkt im Windlabor soll dies aktiv gefördert werden.

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Kontaktdaten:

Prof. Dr.-Ing. Frank Rückert

htw saar
Waldhausweg 14
66123 Saarbrücken
Fluidenergiemaschinen
Raum B-K-01
t +49 (0) 681 / 5867 - 939