Diplomarbeit - FB 4 Allgemein - Fachhochschule Düsseldorf

Tu
isotrop
2
2 Problematik der Windgeschwindigkeitsmessung
1 3⋅
c'
c'
= ⋅
=
(2.6)
3 2 2 2
c + c + c c
x
y
2
z
Die Schwankungsgröße c‘ kann gemessen werden. Die Vorraussetzung dafür ist, dass
die Messmittel eine hohe zeitliche Auflösung haben, um den schnellen Fluktuationen
der Strömung folgen zu können [2]. Dafür eignen sich zum Beispiel Hitzdraht-,
Heißfilm-, Ultraschallanemometer und das Sodar. Auch mit Hilfe von
Frequenzanalysatoren kann man die Schwankungsgröße c‘ durch eine FFT 16 -Analyse
des Zeitsignals ermitteln (siehe auch Kapitel 4.1).
2.3 Messung der turbulenten Strömung mit dem Prandtlschen Staurohr
Bei Messungen mit Staurohren bewirken vorhandene Geschwindigkeitsschwankungen,
dass der angezeigte mittlere dynamische Druck zu groß ist und sich damit zu große
Strömungsgeschwindigkeiten berechnen.
pg
− pst
c = 2 ⋅
(2.7)
ρ
mit c = c + c′
und p = p + p′
folgt nach Mittelung:
pg
− pst
2
c = 2 ⋅ − c'
[14] (2.8)
ρ
Die Kalibrierung der Anemometer erfolgte bei einer Normalanströmung und bei einer
mit einem speziellen Sieb erzeugten Turbulenz von ca. 8 %. Zur Messung der
Strömungsgeschwindigkeit wurde ein Prandtlsches Staurohr benutzt. Die
Geschwindigkeit wurde mit den Gleichungen (2.7) und (2.8) berechnet. Bei der
Berücksichtigung des Turbulenzanteiles c‘ ergab sich nur eine sehr geringe
Abweichung von ca. –0,3 % im Vergleich zur Rechnung ohne den Turbulenzanteil
(Tabelle 2.1). Der zu erwartende Messfehler lag hier in der Messgenauigkeit von 1 %
des Messwertes.
16 Fast Fourier Transformation (siehe Kapitel 2)
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