Diplomarbeit - FB 4 Allgemein - Fachhochschule Düsseldorf

1 Methoden der Windgeschwindigkeitsmessung
1 Methoden der Windgeschwindigkeitsmessung
1.1 Mechanische Strömungsmessung
1.1.1 Drucksonden
Seit über 200 Jahren werden Drucksonden zur Geschwindigkeitsmessung in Fluiden
benutzt. Grundlage dafür hat der Schweizer Mathematiker und Physiker D. Bernoulli 3
gelegt.
1.1.1.1 Staudrucksonde: Prandtlsches Staurohr
Weit verbreitet ist das Prandtlsche 4 Staurohr, das sowohl den Gesamtdruck an der
Kopfspitze als auch den statischen Druck an der Zylinderwand des Messrohres
aufnimmt und in zwei getrennte Röhrchen einem Differenzmesser zuführt (Bild 1.1a).
Messprinzip
Bei strömenden Medien lassen sich folgende Druckgrößen mit dem Staurohr
bestimmen:
• Als statischer Druck pst wird der Druck bezeichnet, den ein parallel zur Rohrwand
strömendes Medium auf diese Wand ausübt. Durch eine geeignete Bohrung in der
Rohrwand oder durch den ringförmigen Schlitz eines Staurohres kann er als
absoluter Druck pst oder als Druckdifferenz Δ pst = p − pst
gegenüber dem
barometrischem Druck pb gemessen werden. Im Bild 1.2 ist der Druckverlauf des
statischen Druckes am Prandtlschen Staurohrs dargestellt.
• Als Gesamtdruck pg wird der Druck bezeichnet, der an der Spitze eines Staurohres
gemessen wird. Er kann als absoluter Druck pg oder als Druckdifferenz zum
barometrischem Druck gemessen werden Δ pg = pg
− pb
.
• Als dynamischer Druck pdy wird die Differenz aus Gesamtdruck und statischem
Druck bezeichnet, die gemäß Bernoullischer Gleichung (1.1) ein Maß für die
Strömungsgeschwindigkeit darstellt.
Entlang der sogenannten Verzweigungsstromlinie, Bild 1.1b, wird die Bernoullische
Gleichung (1.1) angesetzt. Berechnet werden soll die Anströmgeschwindigkeit c1. Die
statische Druckbohrung 3 ist geometrisch so gewählt worden, dass 1 3 p p = gilt:
3 Daniel Bernoulli, Schweizer Wissenschaftler, * 8. 2. 1700 Groningen, † 17. 3. 1782 Basel
4 Ludwig Prandtl, Physiker, * 4. 2. 1875 Freising, † 15. 8. 1953 Göttingen
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