Thermoanemometrie / Hitzdrahtanemometrie
Die Thermoanemometrie oder Hitzdraht Anemometrie ist eine äußerst präzise Messtechnik zur Untersuchung von turbulenten Strömungen. Am Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik wird sie zum einen bei der Physikalischen Modellierung technischer Verbrennungssysteme, d.h. zur Untersuchung der Strömungs- und Mischungsfelder isothermer Modelle technischer Brenner und Anlagen eingesetzt. Zum anderen dient sie der Bereitstellung von umfangreichen experimentellen Daten für die Validierung von Turbulenzmodellen, die bei der Mathematischen Modellierung energieverfahrenstechnischer Prozesse und Anlagen das zentrale steuernde Element darstellen.
Mit der Hitzdraht Anemometrie ist es möglich, die dreidimensionale turbulente Bewegung von Strömungen mit hoher Genauigkeit in Echtzeit zu messen. Die detaillierte Untersuchung turbulenter Strömungs- und Mischungsstrukturen im Nahbereich technischer Brenner ist ein Schwerpunkt. Es werden umfangreiche Messungen in drallfreien und verdrallten Strömungen, die charakteristische Brennerströmungen darstellen, durchgeführt.
Für die Messungen werden verschiedene Mehrfach-Hitzdrahtsonden mit unterschiedlichen Drahtgeometrien konstruiert und verwendet.
Die Geschwindigkeitsmessungen werden im so genannten Konstant-Temperatur-Modus (CTA) durchgeführt. Relevante Messgrößen sind Mittelwerte und Schwankungswerte der turbulenten Geschwindigkeiten, turbulente Korrelationen, Turbulenzgrade, Wirbelgrößenverteilungen und instationäre Effekte turbulenter Strömungen (Ungemischtheit, Intermittenz). Zur simultanen Messung von Geschwindigkeit und Temperatur wird der Mehrfach-Hitzdrahtsonde ein weiterer Hitzdraht zugefügt, der als Widerstandsthermometer im Konstant-Strom-Modus (CCA) betrieben wird. Die Kombination dieser beiden Techniken erlaubt die simultane Messung der drei Geschwindigkeitskomponenten und der Temperatur, womit die messtechnische Untersuchung des turbulenten skalaren Transportes möglich wird. Das Ausbreitungsverhalten des erhitzten Strahls eines Brennermodells in einem ansonsten isothermen Strömungsfeld ist der Ausbreitung einer realen Brennstoffspezies proportional.
Vierfach Hitzdrahtsonde Eindeutigkeitsbereich der Vierfach Hitzdrahtsonde
Experimentelle und theoretische Untersuchung koaxialer Freistrahlen
Versuchsanlage mit Kalibriereinrichtung
