Hitzdrahtanemometrie
Die Abteilung Triebwerksakustik untersucht mit Hilfe der Hitzdrahtmesstechnik den Turbulenzgrad in Windkanalströmungen, Triebwerksprüfständen und vermisst instationäre Strömungsstrukturen an schnelllaufenden Verdichtern und Turbinen. Dabei werden die Schwankungsgrößen gemessen und die Strömungsturbulenz bestimmt. Die periodischen Geschwindigkeitsänderungen und die Charakteristik der Strömungsturbulenz hat einen direkten Einfluss auf die Effizienz und die Lärmerzeugung eines Triebwerks oder eines Strömungskörpers im Windkanal.
Das Hitzdraht-Mess-System des DLR basiert auf der Konstant-Temperatur-Anemometrie (CTA) und nutzt den Kühleffekt einer Strömung auf einen beheizten dünnen Sensordraht. Dabei werden sehr dünne Drähte mit einem Durchmesser von 9-12,5 µm elektrisch aufgeheizt und durch ein vorbeiströmendes Fluid abgekühlt. Dieser Kühleffekt kann über eine Spannungsänderung gemessen und schließlich mit hoher Frequenzauflösung in eine Geschwindigkeit umgerechnet werden. Auf diese Weise können instationäre Strömungseffekte über ein breites Spektrum messtechnisch erfasst und visualisiert werden. Als Messsonden werden sogenannte X-Drahtsonden eingesetzt, die die axiale und die laterale Strömungskomponente messen.
Die so generierten Daten können als Randbedingungen für numerische Untersuchungen verwendet werden. So können aus den hochaufgelösten Zeitreihen der Turbulenzgrad, das integrale turbulente Längenmaß sowie die turbulente kinetische Energie bestimmt werden, die wichtige Eingangsrandbedingungen für CFD-Simulationen und deren Turbulenzmodelle darstellen.