Ultraschallanemometer-Überprüfung im Windkanal der TU Dresden

UNIVERSITY OF BAYREUTH Depa men o Mic ome eo ology Ul aschallanemome e -Übe p ü ung im Windkanal de TU D esden 2007 Lukas Siebicke And ei Se a imo ich A bei se gebnisse N . 30 Bay eu h, Ap il 2007 A bei se gebnisse, Uni e si ä Bay eu h, Ab . Mik ome eo ologie, P in , ISSN 1614-8916 A bei se gebnisse, Uni e si ä Bay eu h, Ab . Mik ome eo ologie, In e ne , ISSN 1614-8924 h p://www.baycee .uni-bay eu h.de/mm/ Eigen e lag: Uni e si ä Bay eu h, Ab . Mik ome eo ologie Ve iel äl igung: D ucke ei de Uni e si ä Bay eu h He ausgebe : P o . D . Thomas Foken Uni e si ä Bay eu h, Ab eilung Mik ome eo ologie D-95440 Bay eu h Die Ve an wo ung übe den Inhal lieg beim Au o . Inhal s e zeichnis 1 Einlei ung...........................................................................................................................4 2 Expe imen au bau ..............................................................................................................4 2.1 Ge ä e.........................................................................................................................4 2.2 Windkanal ..................................................................................................................5 2.3 Messp og amm...........................................................................................................5 2.4 Da en e a bei ung......................................................................................................7 3 E gebnisse ..........................................................................................................................7 4 Diskussion........................................................................................................................12 5 Schluss olge ungen ..........................................................................................................12 Li e a u ....................................................................................................................................12 1 Einlei ung Vo liegendes Dokumen besch eib die Übe p ü ung on ie Ul aschallanemome e n im Windkanal. Ziel de Un e suchung wa die Kon olle des echnischen Zus ands de Ge ä e, um Fehle und Schäden auszuschließen, die mögliche weise im meh jäh igen Be ieb au ge e en sein könn en. Es soll e die Einsa zbe ei scha ü ans ehende Fo schungsexpe imen e ges es e we den, insbesonde e COPS und EGER. Vo liegende Un e suchung ak ualisie die A bei on Maude (2002), de mi z. T. den gleichen Ge ä en im selben Windkanal gea bei e ha . 2 Expe imen au bau 2.1 Ge ä e Un e such wu den d ei Ge ä e om Typ CSAT3 (Campbell Scien i ic), Abb. 1, und ein USA- 1 (Me ek), Abb. 3. Im Folgenden wi d on Komplex 1 bis Komplex 4 gesp ochen mi de in Tabelle 1 angegebenen Zuo dnung de Ge ä e. Zusä zlich wu de zu Simula ion on ypischen S ömungsbedingungen wäh end Feldeinsä zen de Komplex 1 mi einem In a o - Gasanalysa o om Typ LICOR-7500 (Lico , Inc.) (nich angeschlossen) und de Hal e ung ü einen schnellen Pla in empe a u senso om Typ AIR 150 bes ück . Die e wende en Ge ä ehal e ungen en sp echen wei gehend den im Feld e wende en. Die Komplexe 1 bis 3 wa en mi Inklinome e n bes ück (nich angeschlossen). Die Ge ä emon age e olg e au einem Roh mas (Komplex 1-3 mi Auslege ), siehe hie zu Abb. 1-4. De Roh mas wu de au eine zu diesem Zweck ange e ig en Pla o m mon ie , die e schiedene Neigungswinkel zuläss . Diese Pla e wiede um wu de au eine windkanaleigenen, d ehba en Pla o m mon ie , die om Windkanal anges eue wu de. Fü den Komplex 1+Lico gel en ü die Abs ände de beiden Ge ä e: - Abs and Messs eckenmi e CSAT3 zu Messs eckenmi e LICOR7500: 25 cm, - LICOR7500 5 cm ie e als CSAT3, - LICOR7500 bei Aus ich ung des CSAT3 nach No den au de Wes sei e, - Abs and CSAT3 Messs eckenmi e zu Pla in-Tempe a u ühle (nu Hal e ung mon ie ): 5 cm. Tabelle 1: Messge ä e und Komplexzuo dnung Komplex Ge ä e yp He s elle Se iennumme / In en a Komplex 1 CSAT3 Campbell Sci. 0235-2 / Komplex 2 CSAT3 Campbell Sci. / 68285 Komplex 3 CSAT3 Campbell Sci. 0322-2 / 68286 Komplex 4 USA-1 Me ek 99-05007 / Komplex 1+Lico CSAT3 + LICOR7500 Campbell Sci. + Lico Inc. 0235-2 / 75H-0220 / Abb. 1: CSAT3 (Campbell) Abb 2: CSAT3 mi LICOR7500 Abb. 3: USA-1 (Me ek) 2.2 Windkanal Die Messungen wu den im Niede geschwindigkei swindkanal de TU-D esden du chge üh . Einige echnische Da en des Kanals sind Maude (2002), S. 37, zu en nehmen. Die wich igs en Eckda en: o ene Messs ecke, max. S ahlgeschwindigkei : 40 m/s bei 3 m S ahldu chmesse bzw. 60 m/s bei 2 m S ahldu chmesse ; Tu bulenzg ad 0,1 bis 0,5 %; Länge de eien Messs ecke 4,5 m. Die De ini ion des Koo dina ensys ems im Windkanal is Abb. 5 zu en nehmen. Abb. 4: CSAT3, geneig Abb. 5: De ini ion Koo dina ensys em Windkanal. 2.3 Messp og amm Die in Tabelle 1 au gelis e en Komplexe wu den nacheinande un e Ve ände ung on d ei Va iablen e messen. Dies sind Windgeschwindigkei , Ans ömwinkel und Neigung. Das Messp og amm, das sich aus de Kombina ion de Komplexe und genann en Va iablen e gib , is in Tabelle 2 im De ail da ges ell . De Komplex 1+Lico wu de mi zwei un e schiedlichen Aus ich ungen des Lico e messen, nämlich e s ens Lico 7500 in pa allele Aus ich ung zum CSAT3 und zwei ens ech winklig zum CSAT3. 0° + - 18 0° 9 0° - 9 0° Tabelle 1: Messp og amm P oze du Ge ä e Neig- ung Geschind igkei Ans öm winkel Sch i wei e Da einame (Windkanal) (Windkanalmessungen_27042 007/…) Ve zeichnis und Da einame (CSAT3 und USA-1) S a End 1. CSAT3 (Tu bulen z1) (wi hou T senso ) 0° 2 m/s ± 180° 10° CSAT3_Tu b_1_N00_ G02_A180_S10.e g Tu bulenz1 / DR0003.da 07:24:10 /27.04.07/ 07:39:44 /27.04.07/ 2. 0° 5 m/s ± 180° 10° CSAT3_Tu b_1_N00_ G05_A180_S10.e g Tu bulenz1 / DR0004.da 07:58:13 /27.04.07/ 08:13:41 /27.04.07/ 3. 0° 10 m/s ± 180° 10° CSAT3_Tu b_1_N00_ G10_A180_S10.e g Tu bulenz1 / DR0005.da 08:49:53 /27.04.07/ 09:05:02 /27.04.07/ 4. 5° 5 m/s ± 120° 10° CSAT3_Tu b_1_N05_ G05_A120_S10.e g Tu bulenz1 / DR0006.da 09:20:28 /27.04.07/ 09:30:50 /27.04.07/ 5. 10° 5 m/s ± 120° 10° CSAT3_Tu b_1_N10_ G05_A120_S10.e g Tu bulenz1 / DR0007.da 09:34:43 /27.04.07/ 09:44:58 /27.04.07/ 6. CSAT3 (Tu bulen z2) (wi hou T senso ) 0° 2 m/s ± 180° 10° CSAT3_Tu b_2_N00_ G02_A180_S10.e g Tu bulenz2 / DR0008.da 10:16:45 /27.04.07/ 10:31:53 /27.04.07/ 7. 0° 5 m/s ± 180° 10° CSAT3_Tu b_2_N00_ G05_A180_S10.e g Tu bulenz2 / DR0009.da 10:37:40 /27.04.07/ 10:52:32 /27.04.07/ 8. 0° 10 m/s ± 180° 10° CSAT3_Tu b_2_N00_ G10_A180_S10.e g Tu bulenz2 / DR0010.da 10:57:50 /27.04.07/ 11:12:54 /27.04.07/ 9. 5° 5 m/s ± 120° 10° CSAT3_Tu b_2_N05_ G05_A120_S10.e g Tu bulenz2 / DR0011.da 11:20:50 /27.04.07/ 11:31:13 /27.04.07/ 10. 10° 5 m/s ± 120° 10° CSAT3_Tu b_2_N10_ G05_A120_S10.e g Tu bulenz2 / DR0012.da 11:36:52 /27.04.07/ 11:46:52 /27.04.07/ 11. CSAT3 (Tu bulen z3) (wi hou T senso ) 0° 2 m/s ± 180° 10° CSAT3_Tu b_3_N00_ G02_A180_S10.e g Tu bulenz3 / DR0013.da 12:06:30 /27.04.07/ 12:23:11 /27.04.07/ 12. 0° 5 m/s ± 180° 10° CSAT3_Tu b_3_N00_ G05_A180_S10.e g Tu bulenz3 / DR0014.da 12:31:20 /27.04.07/ 12:47:00 /27.04.07/ 13. 0° 10 m/s ± 180° 10° CSAT3_Tu b_3_N00_ G10_A180_S10.e g Tu bulenz3 / DR0015.da 12:52:40 /27.04.07/ 13:07:43 /27.04.07/ 14. 5° 5 m/s ± 120° 10° CSAT3_Tu b_3_N05_ G05_A120_S10.e g Tu bulenz3 / DR0016.da 13:13:05 /27.04.07/ (exac ime) 13:23:14 /27.04.07/ (exac ime) 15. 10° 5 m/s ± 120° 10° CSAT3_Tu b_3_N10_ G05_A120_S10.e g Tu bulenz3 / DR0017.da 13:26:46 /27.04.07/ 13:36:56 /27.04.07/ 16. CSAT3 (Tu bulen z1), Lico || (wi h T senso ) 0° 5 m/s ± 180° 10° CSAT3_Lico _7500_0 _G ad_N00_G05_A18 0_S10.e g T1_Lico / DR0001.da 15:50:41 /26.04.07/ 16:06:02 /26.04.07/ 17. CSAT3 (Tu bulen z1), Lico ⊥ (wi h T senso ) 0° 5 m/s ± 180° 10° CSAT3_Lico _7500_9 0_G ad_N00_G05_A1 80_S10.e g T1_Lico _90g ad / DR0002.da 16:16:31 /26.04.07/ 16:31:53 /26.04.07/ 18. USA-1 0° 2 m/s ± 180° 10° USA_1_N00_G02_A18 0_S10.e g Me ek-USA / DR0021.da 14:32:15 /27.04.07/ 14:47:37 /27.04.07/ 19. 0° 5 m/s ± 180° 10° USA_1_N00_G05_A18 0_S10.e g Me ek-USA / DR0018.da 14:29:-- (WK ime) 13:29:-- (lap op ime) /27.04.07/ 13:43:35 /27.04.07/ 20. 0° 10 m/s ± 180° 10° USA_1_N00_G10_A18 0_S10.e g Me ek-USA / DR0022.da 14:53:40 /27.04.07/ 15:08:50 /27.04.07/ 21. 5° 5 m/s ± 180° 10° USA_1_N05_G05_A18 0_S10.e g Me ek-USA / DR0019.da 13:47:29 /27.04.07/ 14:02:34 /27.04.07/ 22. 10° 5 m/s ± 180° 10° USA_1_N10_G05_A18 0_S10.e g Me ek-USA / DR0020.da 14:07:20 /27.04.07/ 14:22:29 /27.04.07/ 2.4 Da en e a bei ung Die Messwe e de Windgeschwindigkei de Komplexe 1-3 sowie Komplex 1+Lico wu den au einem Campbell Logge CR23X au gezeichne und mi dem P og amm PC208W on Campbell und einem MINI-ITX Compu e om Logge he un e geladen und gespeiche . Die Messwe e des Komplexes 4 wu den mi Hil e des P og amms ‚Tcopy.exe’ on Me ek ohne Logge di ek au einem Lap op au gezeichne (geh au al em Ab eilungslap op an se ielle Schni s elle ode au neuem Ab eilungslap op mi blauem USB-Se iell-Adap e am s ichma kie en USB-Po und Angabe on COM5 in Tcopy). Die Messwe e de Windgeschwindigkei de Komplexe 1-3 wu den di ek in m/s au gezeichne , die des Komplexes 4 wu den spä e mi einem Ma lab-Sk ip in m/s kon e ie . Von de Belegscha des Windkanals wu den die Kanalgeschwindigkei und de D ehwinkel (Ans öm ich ung) au gezeichne . Übe die Zei in o ma ion de Anemome e - und Windkanalmesswe e konn en beide Messungen zusammenge üh we den (Ma lab-Sk ip ). Alle Rohda en de Messge ä ekomplexe und des Windkanals sind in beiliegende zip-Da ei zu inden. Eben alls do be inden sich das P og amm Tcopy mi Bediehnungsanlei ung, die Ma lab-Sk ip e zu Zei synch onisa ion und Kon e ie ung de mi Tcopy au gezeichne en Rohda en sowie die in diesem Be ich en hal enen Abbildungen. 3 E gebnisse Die E gebnisse we den im Folgenden als Rela i geschwindigkei de Ul aschallanemome e messung gegenübe de Windkanalgeschwindigkei g a isch da ges ell . Die obe e Teilabbildung zeig jeweils den Ein luss un e schiedliche Geschwindigkei en (2, 5 und 10 m/s), die un e e den Ein luss un e schiedliche Neigungswinkel (0°, 5°, 10°) bei kons an e Geschwindigkei (5 m/s). Es e geben sich olgende Be unde: - die Komplexe 1 bis 3 und 1+Lico (d. h. alle mi CSAT3) lie e n gu e Messungen in einem Sek o on -150° bis + 150° ode e was g öße . Bei Rückans ömung komm es zu s a ke Geschwindigkei sun e schä zung. - Alle Komplexe zeigen bei 5 und 10 m/s und ho izon ale Aus ich ung eine maximale Abweichung de Geschwindigkei on 4 %. Ausnahme: Komplex 1+Loco . Hie wi d bei Que ans ömung eine du ch das Zusa zge ä (Lico 7500) um ca. 15% eduzie e Geschwindigkei gemessen. - die Komplexe 1 bis 3 und 1+Lico zeigen bei on ale Ans ömung endenziell eine leich e Un e schä zung und im Sek o on +-(90 bis 150°) eine leich e Übe schä zung (max. 3%). - bei Neigung we den die Abweichungen bei den Komplexen 1-3 bei on ale Ans ömung e was g öße (max. 8%), ähnlich bei Komplex 4. - Die Messungen bei 2 m/s zeigen ein ähnliches Mus e wie bei höhe en Geschwindigkei en, alle dings mi einem Ve sa z, de eine um bis zu as 30 % zu ge inge Geschwindigkei zeig . Diese Ve sa z is e mu lich au eine zu ge inge Windkanalgeschwindigkei zu ückzu üh en. Siehe hie zu die Disskussion.