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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, 24
doch um größer Strömungsgebiete zu vermessen ist eine zeitaufwendige Traversierung erforderlich. Abbildung 14 Kopf einer vierfach Hitzdrahtsonde Abbildung 15 Kopf einer X-Draht Sonde 25
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