Diplomarbeit - FB 4 Allgemein - Fachhochschule Düsseldorf

Inhaltsverzeichnis
EINLEITUNG .............................................................................................................................................................1
1 METHODEN DER WINDGESCHWINDIGKEITSMESSUNG ..................................................................3
1.1 MECHANISCHE STRÖMUNGSMESSUNG.............................................................................................................3
1.1.1 Drucksonden..........................................................................................................................................3
1.1.1.1 Staudrucksonde: Prandtlsches Staurohr.............................................................................................................3
1.1.1.2 Mehrlochsonden ................................................................................................................................................5
1.1.2 Schalenkreuzanemometer......................................................................................................................7
1.2 THERMISCHE STRÖMUNGSMESSUNG..............................................................................................................10
1.2.1 Hitzdrahtsonden...................................................................................................................................10
1.2.2 Heißfilmsonden ...................................................................................................................................12
1.3 AKUSTISCHE STRÖMUNGSMESSUNG..............................................................................................................14
1.3.1 Ultraschallanemometer........................................................................................................................15
1.3.2 SODAR ...............................................................................................................................................18
2 PROBLEMATIK DER WINDGESCHWINDIGKEITSMESSUNG..........................................................23
2.1 DER WIND IN BODENNÄHE............................................................................................................................23
2.2 SCHWANKUNG DER MITTLEREN GESCHWINDIGKEIT TURBULENZDEFINITION...............................................23
2.2.1 Berechnung des Turbulenzgrades........................................................................................................24
2.3 MESSUNG DER TURBULENTEN STRÖMUNG MIT DEM PRANDTLSCHEN STAUROHR .........................................26
3 VORBEREITUNG ZUR PROFILVERMESSUNG.....................................................................................28
3.1 PROGRAMMIERUNG DER SOFTWARE..............................................................................................................29
3.2 POSITIONIERUNG DER MESSPUNKTE..............................................................................................................30
3.3 MESSUNG MIT DER FIBERFILMSONDE ............................................................................................................30
3.3.1 Aufnahme der Kalibrierkurve für die Fiberfilmsonde.........................................................................30
3.3.2 Richtcharakteristik...............................................................................................................................33
3.3.3 Linearisierung des Signals...................................................................................................................34
3.3.4 Grenzfrequenz der Fiberfilmsonde......................................................................................................35
3.3.5 Multimeter...........................................................................................................................................36
3.3.6 Prüfung der Digitalmanometer ............................................................................................................39
4 VERMESSUNG DES GESCHWINDIGKEITSPROFILS ..........................................................................41
4.1 AUSWERTUNG UND VERGLEICH DER MESSDATEN.........................................................................................41
4.1.1 Vergleich des Gleichanteiles (Fiberfilm – Prandtlsches Staurohr)......................................................41
4.1.2 Vergleich des Wechselanteiles (Fiberfilm – HP-Analysator)..............................................................42
4.2 VORGEHENSWEISE BEI DER VERMESSUNG.....................................................................................................46
4.3 AUSWERTUNG DER MESSDATEN....................................................................................................................46
4.3.1 Dreidimensionale Darstellung des Geschwindigkeitsprofils mit MATLAB.......................................46
4.3.2 Auswertung der Turbulenz und der Geschwindigkeitsschwankung....................................................49
4.4 QUERKOMPONENTENMESSUNG MIT DER 5-LOCH KEGELSONDE ....................................................................53
4.5 VERMESSUNG DES KERNSTRAHLWINKELS.....................................................................................................54
5 UMBAU DES WINDKANALS.......................................................................................................................56
5.1 BESCHREIBUNG UND TECHNISCHE DATEN DES WINDKANALS .......................................................................56
5.2 WINDKANALEINBAUTEN................................................................................................................................57
5.2.1 Windkanaldüse ....................................................................................................................................57
5.2.2 Beruhigungssiebe ................................................................................................................................57
5.2.3 Flies .....................................................................................................................................................57
5.2.4 Gleichrichter........................................................................................................................................57
5.3 OPTIMIERUNG................................................................................................................................................58