Brandenburgische Technische Universität Cottbus Konstruktion und ...

2.4. Hitzdrahtanemometrie
Die Hitzdrahtanemometrie oder auch Thermoanemometrie ist eine äußerst präzise
Messtechnik zur Untersuchung von turbulenten Strömungen.
Es gehört zur zweiten Gruppe von Messverfahren welche direkten Zugang zur
Strömung erfordern, denn es wird mit einer Messsonde durchgeführt.
Mit der Hitzdrahtanemometrie ist es möglich, die dreidimensionale turbulente Bewegung
von Strömungen in Echtzeit zu erfassen.
Mann unterscheidet bei der Hitzdrahtanemometrie grundsätzlich zwei Verfahren,
die „Constant Temperature Anemometry“ (CTA) und die „Constant Current Anemometry“
(CCA). Relevante Messgrößen sind Mittelwerte und Schwankungen der
turbulenten Geschwindigkeiten, Turbulenzgrade, Wirbelgrößenverteilungen und
instationäre Effekte turbulenter Strömungen.
Bei beiden Messmethoden erfolgt die Geschwindigkeitsmessung mit einem elektrisch
beheizten Draht. Dieser etwa 5 µm dicke Draht gibt an seine Umgebung infolge
von Konvektion, Wärmeleitung und Wärmestrahlung Wärme ab. Ausschlaggebend
für die Wärmeabgabe bezüglich der Konvektion ist die Geschwindigkeit
der Strömung. Das erfordert, dass die Temperatur des Hitzdrahtes über der Temperatur
der Strömung liegt.
Beim der CTA regelt man den Hitzdraht durch eine entsprechende Schaltung auf
eine konstante Temperatur. Die dafür benötigte Spannung ist ein direktes Maß für
die Strömungsgeschwindigkeit. Dazu muss aber zuvor der Spannungs-
Geschwindigkeits Verlauf für jede Sonde mit einer bekannten Strömung ermittelt
werden.
Die CCA funtioniert im Prinzip auf die gleich Weise, nur dass bei dieser Methode
der Strom im Hitzdraht konstant gehalten wird.
Mit der Hitzdrahtanemometrie ist sowohl die zweidimensionale als auch dreidimensionale
Strömungsvermessung möglich.
Hitzdrahtsonden haben einen Nachteil, sie bestimmen die Strömungsverhältnisse
nur in einem sehr kleinen Bereich. Das ist zwar Grund, warum mit dieser Messtechnik
sehr turbulente Strömungsfelder hochaufgelöst dargestellt werden können,
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