Untersuchungen zur Erweiterung des Betriebsbereichs von pneumatischen Dreilochsonden

Abstract

Im Rahmen dieser Diplomarbeit konnte eindeutig gezeigt werden, dass der Betriebsbereich von pneumatischen Dreilochsonden durch die Aufteilung des untersuchten Bereichs in kleineren Zonen von typischen [Delta][beta]=±30° auf [Delta][beta]=±60° erweitert werden kann. Diese Erweiterung wurde erst durch die Einführung der sehr einfachen zonenbasierten Methode erreicht. Es wurde gezeigt, dass beide Methoden identische Ergebnisse im traditionellen Bereich liefern, aber mit dem Vorteil eines längeren Betriebsbereichs durch die neue Methode.<br />Die Untersuchung wurde auf zwei Sonden (SVUSS/3 Kobra-Sonde und AVA Trapez-Sonde Nr.110) mit den trapezförmigen Kopfgeometrien aber verschiedenen Kopfgrößen und eine Sonde mit der zylinderförmigen Kopfgeometrie (AVA Zylinder-Sonde Nr.43) durchgeführt.<br />Die Sonden wurde auf TU Wien in dem Freistrahl-Windkanal des Instituts für Energietechnik und Thermodynamik kalibriert. Sie wurden manuell in Schritten von 5° gedreht und die Bohrungsdrücke für jede Position erfasst. Aus den Bohrungsdrücken wurden die Bohrungskoeffizienten berechnet und anschließend aus ihnen die gesuchten Kalibrierkoeffizienten.<br />Es wurde mit Hilfe einer ausführlichen graphischen Darstellung sowohl der experimentell erfassten Ergebnisse nach traditioneller Kalibrierung als auch der durch die zonenbasierte Methode ausgewerteten Messdaten gezeigt, dass beide Eigenschaften des Sondenkopfes den Kalibrierkoeffizientenverlauf beeinflussen. Der Unterschied durch die Sondenkopfgröße wirkte sich nicht so stark auf die Ergebnisse wie durch seine geometrische Form aus.<br />Der Vergleich zwischen den durch die theoretischen Methoden berechneten Koeffizienten und den experimentell erfassten Ergebnissen wurde ebenfalls durchgeführt. Es konnte beobachtet werden, dass die theoretischen Methoden nicht in der Lage sind, die Strömungsablösung auf der Leeseite des Sondenkopfes zu berücksichtigen. Dementsprechend stimmen die durch diese Methoden berechneten leeseitigen Koeffizienten nicht mit den experimentellen Koeffizienten überein.<br />Da durch die vorliegenden Untersuchungen an den pneumatischen Dreilochsonden gezeigt wurde, dass ihr Betriebsbereich erweitert werden kann, könnte in der Zukunft diese Arbeit als ein Ausgangspunkt zur Erweiterung des Betriebsbereichs von Mehrlochsonden (z.B. Vier- oder Fünflochsonden zum Einsatz in räumlichen Strömungen)dienen.