Anwendung sowie Bewertung der LCT/TLC - Lehrstuhl ...

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Auslegung und Versuchsaufbau Um eine vorzeitige Erwärmung des Windkanals ohne Messung zu vermeiden, gibt es für jede Kühlluftbohrung einen 3-Wegehahn. Dieser ermöglicht, die Luft durch einen Bypass auszublasen, solange die gewünschte Temperatur noch nicht erreicht ist. Zur genauen Regelung sind diverse Thermoelemente mit hoher Genauigkeit nötig. Das Prinzip stellte sich leider nicht als besonders hilfreich heraus, da sich die Strecke zwi- schen der Kühlluftregulierung und der Ausblasung während des Bypassbetriebs nicht mit erwärmt. Dadurch muss die Luft nach dem Umschalten zur Messstrecke erst die Zufüh- rungsschläuche erwärmen und hat bei der Ausblasung nicht die gewünschte Starttempera- tur. 4.5 Lichtquelle und Bilderfassung Das Licht soll möglichst diffus oder in einem dauerhaft unveränderten Winkel die TLC- Folie beleuchten. Die Farben könnten sich in Abhängigkeit vom Winkel der Einstrahlung ändern und damit eine entsprechende Messungenauigkeit verursachen. Des Weiteren ist eine direk- te ultraviolette Einstrahlung zu vermeiden, da diese zerstörerisch auf Thermochrome Flüs- sigkristalle wirkt und in jedem Fall die Lebensdauer und Reaktionsfähigkeit der Stoffe stark mindert. Im hier beschriebenen Versuchsaufbau wurde dafür eine Stroboskoplampe verwendet, deren Lichtintensität durch einen eingebauten Dimmer gut regelbar ist. Die Lampe ist direkt über der Messoberfläche installiert und erzielt somit eine gute und gleichmäßige Ausleuchtung. Die CCD- Kamera wurde senkrecht über der Platte angebracht. Die Bildqualität ist über die Blende, Beleuchtungszeit und den Autofokus leicht einstellbar. Die TLC- Folie besitzt eine stark spiegelnde Oberfläche, was zu Reflektionserscheinungen auf den Bildern führt. Um diesen Effekt zu vermeiden, wurde senkrecht über die Windkanal- messstrecke eine schwarze Oberfläche in Form eines Tuches installiert. Dies verhindert die Reflektionen auf der Folie und damit eine mögliche Verfälschung des von der Kamera auf- genommenen Farbtons im Bild. 55
4.6 Mess- und Regeltechnik Auslegung und Versuchsaufbau Der Versuchsaufbau beinhaltet verschiedene Messgeräte zur Ermittlung von Temperaturen, Drücken und Spannungen zur Steuerung und Ermittlung der relevanten Parameter, Ausbla- serate und Lufttemperatur. Hinzu kommt die Aufzeichnung und Auswertung dieser Größen am PC mit Hilfe von diversen LabVIEW Programmen. Im Folgenden werden die Reglung des Versuchs und die daran beteiligte Hardware be- schrieben. Druckmessung Zur Einstellung der Ausblaserate wird die Kanalgeschwindigkeit ermittelt. Dies geschieht durch ein Prandtl’sches Staurohr und der damit ermittelten Differenz von Total- und Stau- druck. Die zusätzlich benötigte Dichte wird aus der Umgebungstemperatur berechnet. Die Druckerfassung erfolgt über das temperatur- kompensierte Druckmessmodul DSA 3018 von Scanivalve mit einer Genauigkeit von 0,2% im FS-Bereich von bis zu 2500 Pa. Da der Druck gegen die Atmosphäre gemessen wird, muss der Umgebungsdruck bei Berechnungen abgezogen werden. Bestimmt wird dieser durch das Paroscientific 740-16B mit einer Mess- genauigkeit von 0,01% (±1 Pa). Die Messwerte werden direkt über eine RS232 Schnittstelle in den Messwerterfassungs- PC übertragen. Abb. 4.1: DSA 3018 Abb. 4.2: Paroscientific 740-16B 56
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