Pneumatische Sonden

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Viola Dehe

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Das Institut verfügt über ein Baukastensystem für verschiedene pneumatische Sonden. Dieses wird genutzt, um anwendungsbezogen die geeignete Messtechnik bereitzustellen.

Darüber hinaus können aber auch individuelle Sonden sowie Sondenverstellvorrichtungen entwickelt und gebaut werden. Eine Kalibrierung an dem Freistrahl-Kalibrierkanal gehört ebenfalls zu dem Leistungsumfang des Institutes. Nachfolgend finden Sie eine Liste der standardisierten Sonden, jedoch können auf Anfrage auch noch weitere Informationen bereitgestellt werden.

 

5-Loch-Sonden

Foto einer 5-Lochsonde mit Ansichten von verschiedenen Seiten Urheberrecht: © RWTH Aachen | IST Foto einer 5-Lochsonden mit verschiedenen Ansichten

5-Loch-Sonden werden zur experimentellen Bestimmung von Strömungswinkeln verwendet und eignen sich für die Untersuchung dreidimensionaler Unterschall-Strömungen. Der empfohlene Machzahlbereich liegt dabei zwischen Ma=0,1 und 0,9. Die beiden Strömungswinkel werden jeweils relativ zum Kopf der Sonde in einem Bereich von +/- 25° erfasst. Neben der Machzahl und den Strömungswinkeln können 5-Loch-Sonden den Totaldruck sowie den statischen Druck bestimmen. Zusätzlich kann eine Sonde mit einer Messstelle zur Bestimmung der Totaltemperatur bestückt werden, so dass ebenfalls die Strömungsgeschwindigkeit abgeleitet werden kann. 5-Loch-Sonden sind für stationäre Messungen sowohl in Windkanälen als auch in Turbomaschinen geeignet.

Kalibrierung

5-Loch-Sonden werden am IST im Freistrahl-Kalibrierkanal kalibriert. Dazu wird ein dreidimensionales Kalibrierkennfeld (Machzahl, α, γ) abgefahren und aus den gemessenen Daten dimensionslose Kalibrierkenngrößen bestimmt. Mittels einer mehrparametrigen Polynomapproximation werden Kalibrierpolynome für jede Kalibriergröße berechnet. Anhand dieser Kalibrierpolynome können die Messgrößen dann mittels der gemessenen Drücke (und ggf. Temperatur) bestimmt werden.

Messgrößen

  • Totaldruck
  • Statischer Druck
  • Machzahl
  • Strömungswinkel (Nick- und Schwenkwinkel)

Die Sonde kann wahlweise mit einem Thermoelement bestückt werden, so dass neben den genannten Größen auch die Total- sowie die statische Temperatur gemessen werden können.

 
 

3-Loch-Sonden

Foto einer 3-Lochsonden mit verschiedenen Ansichten Urheberrecht: © RWTH Aachen | IST Foto einer 3-Lochsonde mit verschiedenen Ansichten

3-Loch-Sonden werden zur experimentellen Bestimmung von zweidimensionalen Strömungsfeldern verwendet und eignen sich für die Untersuchung von wandnahen Strömungen. Der empfohlene Machzahlbereich liegt ebenso wie bei der 5-Loch-Sonde zwischen Ma=0,1 und 0,9. Der Strömungswinkel wird jeweils relativ zum Kopf der Sonde in einem Bereich von +/- 25° erfasst und ermöglicht die Bestimmung zweidimensionaler Strömungsvektoren. Die geringen Abmessungen sorgen für eine minimale Störung und erlauben eine hohe räumliche Auflösung. Der Sondenkopf besitzt eine Höhe von 0,7mm, eine Breite von 2,0mm und eine Länge von 5,0mm.

Kalibrierung

3-Loch-Sonden werden am IST im Freistrahl-Kalibrierkanal kalibriert. Dazu wird ein zweidimensionales Kalibrierkennfeld (Mach Zahl, α) abgefahren und aus den gemessenen Daten dimensionslose Kalibrierkenngrößen bestimmt. Mittels einer mehrparametrigen Polynomapproximation werden Kalibrierpolynome für jede Kalibriergröße berechnet. Anhand dieser Kalibrierpolynome können die Messgrößen dann mittels der gemessenen Drücke bestimmt werden.

Messgrößen

  • Totaldruck
  • Machzahl
  • Strömungswinkel (Schwenkwinkel)
 
 

Kiel-Kopf-Sonden

Foto einer Kiel mit verschiedenen Ansichten Urheberrecht: © RWTH Aachen | IST Foto einer Kiel-Kopfsonde

Kiel-Kopf Sonden zeichnen sich durch eine hohe Winkelunabhängigkeit aus und sind somit besonders zur Bestimmung von Totalgrößen in Strömungen mit unbekannten oder stark variierenden Strömungswinkeln geeignet. Der empfohlene Machzahlbereich liegt ebenso wie bei der 5-Loch-Sonde zwischen Ma=0,1 und 0,9. Der Durchmesser des Sondenkopfes beträgt 1,6mm.

Kalibrierung

Kiel-Kopf-Sonden werden am IST im Freistrahl-Kalibrierkanal kalibriert. Hierbei wird der Bereich der Winkelunabhängigkeit für die jeweilige Messgröße (Druck oder Temperatur) bestimmt. Bei einer Totaltemperaturmessstelle wird zusätzlich der Recovery-Faktor bestimmt. Dieser ermöglicht die Berechnung der Totaltemperatur, da aufgrund der zur Messung notwendigen Umspülung der Messperle des Thermoelements die gemessene Sondentemperatur nicht der Totaltemperatur der Strömung entspricht.

Messgrößen

  • Totaldruck
  • Totaltemperatur mittels Thermoelement
  • wahlweise oder als Kombi-Ausführung möglich