DE4025314C2 - Meßverfahren und Vorrichtungen zur Ermittlung von Meßdaten für die Temperaturverteilung und für die Berechnung von Strömungsgeschwindigkeitsvektoren über eine ungleichförmig durchströmte ebene Fläche - Google Patents
Meßverfahren und Vorrichtungen zur Ermittlung von Meßdaten für die Temperaturverteilung und für die Berechnung von Strömungsgeschwindigkeitsvektoren über eine ungleichförmig durchströmte ebene FlächeInfo
- Publication number
- DE4025314C2 DE4025314C2 DE19904025314 DE4025314A DE4025314C2 DE 4025314 C2 DE4025314 C2 DE 4025314C2 DE 19904025314 DE19904025314 DE 19904025314 DE 4025314 A DE4025314 A DE 4025314A DE 4025314 C2 DE4025314 C2 DE 4025314C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- measuring
- temperature
- flow
- hot wire
- probes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
- G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/10—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren und Vorrichtungen zur Ermittlung von Meß
daten für die Temperaturverteilung und für die Berechnung von Strömungsge
schwindigkeitsvektoren über eine ungleichförmig durchströmte ebene Fläche, mit
Hilfe wenigstens eines umströmten wärmeabgebenden Elements und mehreren
Temperatursonden, wobei die Fläche zeilenweise durchgemessen wird.
Meßverfahren zum Ermitteln der Strömungsgeschwindigkeitsvektoren sowie der
Temperaturverteilung über eine beliebig durchströmte Fläche finden häufig Anwen
dung, um beispielsweise Aufschlüsse über die Aerodynamik eines umströmten Kör
pers zu erhalten. Dabei kommt jede Art von Strömungsmedium in Betracht, welches
flüssig oder gasförmig sein kann.
Eine häufige Anwendung finden derartige Meßverfahren zwecks Untersuchung der
durch einen Kraftfahrzeugkühler tretenden Strömung. Hierbei ist eine Optimierung
im Sinne einer optimal wärmetauschenden Umströmung bei minimalen Strömungs
verlusten erforderlich. Dabei sind in erster Linie die Strömungsgeschwindigkeits
vektoren und in Verbindung damit die Temperaturverteilung über die gesamte
durchströmte Kühlerfläche von Interesse.
Hierzu ist ein Meßverfahren unter Verwendung einer Laser-Doppler-Anlage in Ver
bindung mit einer Temperatursonde bekannt. Ein solches Verfahren ist beispiels
weise in VDI-Nachrichten, Reihe 7, Nr. 78: "Laser-Doppler- Untersuchungen und
einige theoretische Überlegungen zur Struktur von Totwasserströmungen" von A.
Leder auf Seite 22, VDI-Verlag GmbH Düsseldorf 1983, beschrieben. Hierbei wird
mit Hilfe zweier einander kreuzender polarisierter Laserstrahlen und der Streulicht
frequenz winziger in dem Strömungsfluid befindlicher Teilchen, die von der Strö
mung durch den Kreuzungspunkt der beiden Laserstrahlen transportiert werden, die
Strömungsgeschwindigkeit in dem Kreuzungspunkt direkt erfaßt. Dabei ist der Ab
stand der Interferenzstreifen der einander kreuzenden Laserstrahlen und die Fre
quenz des ausgesandten Streulichts proportional zu der Strömungsgeschwindigkeit.
Um die Temperaturverteilung zu erfassen, ist zusätzlich eine Temperatursonde er
forderlich. Ein solches Meßverfahren, welches mit einer Meßstellung jeweils die
Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit nur in einem einzigen Meßpunkt erfaßt,
ist wegen einer Vielzahl durchzuführender Messungen und dadurch bedingter hoher
Versuchszeit, sowie weiterhin wegen hoher Rüst- und Kalibrierzeit und Erschütte
rungsanfälligkeit für viele Anwendungen nicht geeignet. Dies trifft insbesondere auf
Messungen bei einem fahrenden Kraftfahrzeug zu.
Ein anderes Meßverfahren ist durch Fujikake, Katagiri, Suzuki aus SAE of Japan,
Heft 21/1980, "Air Velocity and Temperature Distribution Meter for Automative Ra
diator" bekannt. Hierbei wird für jeden Meßpunkt eine Hitzdrahtsonde mit einem äu
ßerst dünnen und kurzen Hitzdraht und eine Temperatursonde verwendet. Der
Strom durch den Hitzdraht und die zwischen seinen Enden gemessene elektrische
Spannung sind abhängig von der Temperatur des Hitzdrahtes und damit von der
Strömungsgeschwindigkeit des Fluids, da mit größerer Strömungsgeschwindigkeit
eine größere Abkühlung des Hitzdrahtes erfolgt. Die Hitzdrahtsonde kann auch
durch eine Thermistorsonde ersetzt werden, bei welcher anstatt eines Hitzdrahts ein
Halbleiter verwendet wird. Es ist möglich, eine Mehrzahl von derartigen kombinierten
Hitzdraht- und Temperatursonden längs einer Geraden nebeneinander zu montieren
und als Meßrechen gemeinsam über die durchströmte Fläche zu verschieben, um
die gesamte Meßfläche zu erfassen. Dabei erhält man in jeder Meßstellung des
Meßrechens eine Vielzahl von Einzelmessungen, was den Vorteil einer kurzen Ver
suchszeit bedeutet. Aufgrund der Vielzahl einzelner Sonden muß man jedoch hohe
Rüst- und Kalibrierzeiten und damit Kosten in Kauf nehmen. Weiterhin liegt bei der
artigen Hitzdraht- oder Thermistorsonden eine relativ hohe Empfindlichkeit in bezug
auf Änderungen der Strömungsrichtung, Erschütterungen, Temperaturschwankun
gen sowie ein hoher Störeinfluß auf die Strömung vor. Dies bringt ebenso Komplika
tionen bei vielen Anwendungen wie bspw. dem Messen bei fahrendem Kraftfahr
zeug mit sich.
Aus der DE 36 41 909 A1 ist eine Anordnung zum Messen des Mittelwerts von phy
sikalischen Größen von in einem Kanal strömenden Medien bekannt. Eine dieser
Größen ist die Temperatur. Sie wird bestimmt, indem an mehreren über den Kanal
querschnitt gleichmäßig verteilten Stellen Meßfühler, bestehend aus einem beheiz
ten und einem nicht beheizten temperaturabhängigen Widerstand, angeordnet sind.
Der Widerstandswert des unbeheizten temperaturabhängigen Widerstands liefert
ein Maß für die Temperatur, der Heizstrom und die Temperaturdifferenz des be
heizten Meßfühlers ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums.
Es ist ferner aus der DE 34 33 084 A eine Vorrichtung zur Bestimmung der Strö
mungsrichtung von flüssigen und gasförmigen Medien bekannt, bei dem auf einem
isolierenden und im wesentlichen homogenen heizbaren Substrat mindestens ein
Paar gegenüberliegend angeordneter NTC-Widerstände vorgesehen ist. Aus der
durch die Strömung hervorgerufenen Widerstandsänderung der Widerstände, denen
jeweils eine bestimmte Richtung zugeordnet ist, kann die Richtung der Strömung
festgestellt werden.
Die Erfindung löst die Aufgabe, ein Verfahren zur Ermittlung von Meßdaten für die
Temperaturverteilung und für die Berechnung von Strömungsgeschwindig
keitsvektoren über eine ungleichmäßig durchströmte ebene Fläche sowie Vorrich
tungen zum Durchführen dieses Verfahrens zu schaffen, wobei bei geringer Rüst-,
Kalibrier- und Versuchszeit sowie geringer Empfindlichkeit gegen Störeinflüsse aus
reichend genaue Meßergebnisse erzielt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkma
len nach Patentanspruch 1 sowie durch Vorrichtungen mit den Merkmalen nach den
Patentansprüchen 9 und 11.
Für das Ermitteln von Meßdaten für die Temperaturverteilung und für die Berech
nung von Strömungsgeschwindigkeitsvektoren über eine freie Fläche wird vorteilhaft
das Strömungsmedium von dem wärmeabgebenden Element meßbar aufgeheizt
und vor der Temperaturmessung werden die beiden Meßsonden jedes Meßsonden
paares solange um das wärmeabgebende Element verkippt, bis die Temperaturdiffe
renz zwischen ihnen ein Maximum erreicht, womit durch die Kippstellung der jeweili
gen Meßsonden eines Meßsondenpaares jeweils die Richtung der Strömungskom
ponente ermittelt wird.
Dabei werden vorteilhaft für eine erste Meßreihe das wärmeabgebende Element
und mit diesem die Temperatursonden gemeinsam in einer ersten Richtung über die
gesamte Fläche und daraufhin für eine zweite Meßreihe in einer zu der ersten
Richtung lotrechten Richtung über die gesamte Fläche verlagert, wonach von einer
Auswerteeinheit aus den Meßwerten der ersten und zweiten Meßreihe die Ge
schwindigkeitsvektoren errechnet werden können.
Zum Durchführen der vorgenannten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zum
Durch messen einer freien durchströmten Fläche wird als wärmeabgebendes Ele
ment ein Hitzdraht verwendet und als die zu dem abgegebenen Gesamtwärmestrom
proportionale Meßgröße die elektrische Spannung zwischen Hitzdrahtanfang und
Hitzdrahtende gemessen. Dabei kann zusätzlich zur elektrischen Spannung der
durch den Hitzdraht fließende elektrische Strom gemessen werden, oder gemäß
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der durch den Hitzdraht
fließende elektrische Strom auf einem definierten konstanten Wert gehalten werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Meß
verfahrens, wie sie bei Messungen in einer durchströmten Kühlerfläche Anwendung
findet, wird als wärmeabgebendes Element ein Kühlerrohr verwendet und als zu
dem abgegebenen Gesamtwärmestrom proportionale Meßgröße die Differenz der
Temperatur des zu kühlenden Mediums zwischen Kühlerrohreintritt und Kühlerrohr
austrift gemessen. Dabei kann zusätzlich zu der Temperaturdifferenz der Massen
strom des zu kühlenden Mediums gemessen werden.
Zum Durchmessen einer freien durchströmten Fläche mit dem erfindungsgemäßen
Meßverfahren kann eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Patentanspruch 9
verwendet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Einrichtung kann der Hitzdraht von
einer biegesteifen Ummantelung umgeben sein, welche in der Mitte zwischen den
jeweils einander benachbarten Temperatursondenpaaren angeordnete Strömungs
richter trägt.
Zum Durchmessen einer durchströmten Kühlerfläche mit dem erfindungsgemäßen
Meßverfahren kann auch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Patentanspruch
11 verwendet werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung dieser Einrichtung sind der vor und der hinter
dem Kühler befindliche Meßrechen gemeinsam durch über ein Getriebe gekoppelte
Gewindespindeln verschiebbar.
Der Grundgedanke des erfindungsgemäßen Meßverfahrens liegt darin, möglichst
wenige und einfache Messungen durchzuführen. Dabei werden nur genau diejeni
gen Größen gemessen, welche besonders leicht zu messen sind und anschließend
die Berechnung einer Vielzahl von Strömungsgeschwindigkeitsvektoren erlauben.
Hierbei ist in bezug auf die dem Gesamtwärmestrom proportionale Meßgröße zu
unterscheiden, ob die erste vorteilhafte Meßverfahrensvariante, d. h. die Messung
mittels eines Hitzdrahtes als wärmeabgebendes Element in einer freien Fläche
durchgeführt wird, oder ob die zweite vorteilhafte Meßverfahrensvariante, d. h. die
Messung einer durchströmten Kühlerfläche Anwendung findet, wobei das wärmeab
gebende Element ein Kühlerrohr ist.
Bei der ersten Meßverfahrensvariante mit einem Hitzdraht als wärmeabgebendes
Element wird die Spannung zwischen den Hitzdrahtenden gemessen, was eine be
sonders einfach zu messende Größe ist. Die Spannung ist hier die zum abgegebe
nen Gesamtwärmestrom proportionale Meßgröße. Zusätzlich wird jedoch in der Re
gel die Stromstärke gemessen, da diese ebenfalls sehr einfach zu messen ist. In
einer besonderen Ausführungsform wird die Stromstärke durch eine Regeleinrich
tung konstant gehalten und nur die Spannung ändert sich je nach Abkühlung des
Hitzdrahtes und damit als Funktion der Strömungsgeschwindigkeit. Dies bringt eine
weitere Vereinfachung des Rechenverfahrens und damit eine kürzere Rechenzeit
mit sich.
Bei der zweiten Meßverfahrensvariante mit einem Kühlerrohr als wärmeabgebendes
Element wird die Temperatur des zu kühlenden Fluids zwischen Kühlerrohreintritt
und Kühlerrohraustritt gemessen. Die Temperaturdifferenz ist hier die zum abgege
benen Gesamtwärmestrom proportionale Meßgröße. Zusätzlich kann jedoch der
Massenstrom durch das Kühlerrohr gemessen werden, da dieser ebenfalls relativ
einfach zu messen ist, beispielsweise über die Drehzahl der Kühlwasserpumpe. Das
Messen des Massenstromes ist ebenso wie das Messen bzw. Konstanthalten der
Stromstärke im Falle eines Hitzdrahtes nicht unbedingt erforderlich. Das Messen
des Massenstroms bringt jedoch ebenfalls eine weitere Vereinfachung des Rechen
verfahrens und damit eine kürzere Rechenzeit mit sich. Ferner könnte der gemes
sene Massenstrom auch zur Kontrolle des Rechenergebnisses verwendet werden.
Bei beiden vorgenannten Meßverfahrensvarianten werden als weitere Meßgrößen
gleichermaßen an mehreren Stellen über die gesamte Meßbreite gleichzeitig durch
paarweise in Strömungsrichtung voneinander beabstandete Temperatursonden
zwei Temperaturen gemessen. Dann kann aus der dem abgegebenen Wärmestrom
proportionalen Meßgröße und den einzelnen Temperaturdifferenzen jeweils im Be
reich der Temperatursondenpaare der Betrag der Strömungsgeschwindigkeit ermit
telt werden.
Im Falle einer durchströmten Kühlerfläche ist mit dem Ermitteln des jeweiligen Be
trags der Strömungsgeschwindigkeit der jeweilige Strömungsvektor bereits ermittelt,
da der Kühler als Gleichrichter wirkt und damit dem Strömungsmedium die Strö
mungsrichtung aufzwingt, wodurch diese folglich bekannt ist. Darüber hinaus wird
von den Temperatursonden gleichzeitig die Temperaturverteilung erfaßt, die beson
ders im Zusammenhang mit den jeweiligen Geschwindigkeitsvektoren bei Kühlern
von Interesse ist.
Im Falle des Durchmessens einer freien durchströmten Fläche ist die Richtung des
Strömungsgeschwindigkeitsvektors nicht bekannt und muß folglich ermittelt werden.
Dazu wird der gesamte Meßrechen um den Hitzdraht als geometrische Rotati
onsachse gedreht und damit die paarweise voneinander beabstandeten Tempera
tursonden. Die Temperatursonden sind so angeordnet, daß der Hitzdraht und die
jeweils beidseitig des Hitzdrahtes angeordneten Meßpunkte der Temperatursonden
in einer Ebene liegen. Durch den Hitzdraht wird die Strömung meßbar aufgehetzt.
Damit wird von den Temperatursonden genau dann eine maximale Temperaturdiffe
renz gemessen, wenn diese so genau wie durch das Verkippen der Meßsonden
zueinander möglich in Strömungsrichtung ausgerichtet sind. Dies ist genau dann der
Fall, wenn der Strömungsvektor in der von den Temperatursonden und dem Hitz
draht gebildeten Ebene zu liegen kommt. Auf diese Weise wird durch Verkippen der
Temperatursonden gegeneinander jeweils ein Richtungswinkel der Strömung be
stimmt. Ist bereits der Betrag der Strömungsgeschwindigkeit ermittelt, ist somit je
weils eine Komponente des Strömungsgeschwindigkeitsvektors bestimmt. Die
zweite Komponente des Strömungsgeschwindigkeitsvektors wird durch Wiederholen
des Meßvorgangs nach Schwenken des Meßrechens um 90° und erneutem zeilen
weisen Durchmessen in einer der ersten Richtung lotrechten Richtung gewonnen.
Aus beiden Meßreihen errechnet daraufhin die Auswerteeinheit den Strömungsge
schwindigkeitsvektor. Genau genommen ist das Gleichungssystem zum Errechnen
des Strömungsgeschwindigkeitsvektors überbestimmt, da hierzu nur zwei Rich
tungswinkel und eine einmalige Messung des Betrags erforderlich sind, der jedoch
zweimal gemessen wird, nämlich für jede Meßreihe einmal. Diese Überbestimmtheit
des Gleichungssystems bietet jedoch als besonderen Vorteil eine Kontrollmöglich
keit des Ergebnisses.
Damit sind die Geschwindigkeitsvektoren der Strömung über die gesamte Fläche
ermittelt und gleichzeitig wurde von den Temperatursonden die Temperaturvertei
lung über die Fläche ermittelt. Direkt gemessen werden bei dem angegebenen
Meßverfahren damit nur Temperaturen und bei Messung mit Hitzdraht nur Tempe
raturen plus die ebenfalls einfach zu messende Hitzdrahtspannung, was besonders
einfach zu messende Meßgrößen sind.
Das angegebene Meßverfahren und die angegebenen Einrichtungen zum Durchfüh
ren dieses Meßverfahrens sind äußerst unempfindlich gegen äußere Störeinflüsse
wie beispielsweise Erschütterungen, da die Temperatur- und Spannungsmessung
davon nicht beeinflußt werden. Darüber hinaus liegt praktisch keine Empfindlichkeit
gegen Temperaturschwankungen vor, da diese ja direkt erfaßt und somit berück
sichtigt werden. Da die Temperatursonden sehr klein gehalten werden können, wird
durch die angegebene Vorrichtung die Strömung so gut wie gar nicht beeinflußt.
Weiterhin liegt eine sehr gute Verträglichkeit mit Änderungen der Strömungsrichtung
vor.
Aufgrund der wenigen und einfachen Messungen ist bei dem angegebenen Meß
verfahren nur wenig Zeit und Aufwand für das Rüsten, Kalibrieren und Durchführen
des Versuchs erforderlich.
Es ist auch möglich, den Meßrechen für das Durchführen der ersten Meßvariante
mit einem Hitzdraht als Meterware zu produzieren. Dabei kann der Hitzdraht längs
der Längsachse einer rohrförmigen Umhüllung verlaufen und die Temperatursonden
können seitlich aus dieser Umhüllung herauskragen. Die Meßleitungen der Tempe
ratursonden werden dabei ebenfalls längs der rohrförmigen Umhüllung geführt und
umgeben damit den Hitzdraht. Vorteilhaft sind die Temperaturmeßleitungen dabei
derart geschachtelt in der Umhüllung angeordnet, daß der Hitzdraht an jeder Stelle
von der gleichen Anzahl von Meßleitungen umgeben ist.
Die erfindungsgemäßen Einrichtungen zum Durchführen des erfindungsgemäßen
Meßverfahrens werden im folgenden anhand schematisch dargestellter bevorzugter
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für frei durchströmte Flächen mit einem Hitz
draht als wärmeabgebendes Element; und
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine durchströmte Kühlerfläche, wobei die
Kühlerrohre jeweils als ein wärmeabgebendes Element fungieren.
Fig. 1 zeigt den Meßrechen 1, welcher eine Vielzahl von paarweise gegenüberlie
gend angeordneten Temperatursonden 2 enthält, welche aus dem rohrförmigen
Meßsondenhalter 3 seitlich herauskragen. Innerhalb des Meßsondenhalters 3 sind
die Meßleitungen 4 geführt, wobei an beiden Enden des Meßsondenhalters 3 jeweils
eine Hälfte der Meßleitungen 4 herausgeführt ist und zu einer nicht dargestellten
datenverarbeitenden Auswerteeinheit geleitet wird. Jede Meßsonde 2 ist mit einer
eigenen Meßleitung 4 verbunden, so daß nicht nur jeweils die Temperaturdifferenz
zwischen den Meßsonden 2 eines Meßsondenpaares gemessen wird, sondern auch
die Absolutwerte der Temperatur an beiden Meßpunkten. Der Hitzdraht 6 ist zu sei
nem Schutz von einer biegesteifen Ummantelung 7 umgeben, die über die schei
benförmigen Hitzdrahthalter 5 mit dem Meßsondenhalter 3 verbunden ist. Die Tem
peratursonden 2 kragen nicht nur seitlich aus dem Meßsondenhalter 3 heraus, son
dern sind auch nach oben zu dem Hitzdraht 6 hin abgewinkelt, womit die Meßpunkte
der paarweise angeordneten Temperatursonden 2 und der Hitzdraht 6 in einer Ebe
ne angeordnet sind. Zwischen den Temperatursondenpaaren befinden sich jeweils
scheibenförmige Strömungsrichter 8, die senkrecht zu dem Hitzdraht 6 an dessen
Umhüllung 7 angeordnet sind.
Der gesamte Meßrechen 1 wird bei den Messungen quer zu seiner Längsachse
schrittweise verschoben, wie von den Pfeilen 9 angedeutet wird. Zum Ausrichten der
Temperatursonden 2 in die Strömungsrichtung wird der Meßrechen um die Achse
des Hitzdrahtes gedreht, wie durch die Pfeile 10 angedeutet ist.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Durchführen einer zweiten Meßver
fahrensvariante, wie sie bei einem Kühler Anwendung findet. Dabei wird das wär
meabgebende Element von mehreren horizontalen Kühlerrohren gebildet, welche in
der Zeichnung jedoch nicht dargestellt sind. Der Kühler 11 wird an beiden Seiten
von Wasserkästen 12 begrenzt. In den Wasserkästen 12 ist jeweils ein Meßrechen
13 mit in die jeweiligen Kühlerrohre ragenden Temperatursonden 14 angeordnet,
welche die Kühlerrohreintrittstemperatur und die Kühlerrohraustrittstemperatur mes
sen. Vor und hinter dem Kühler befindet sich jeweils ein parallel zu den Kühlerroh
ren verlaufender Meßrechen 15 und 16 mit senkrecht zu der Achse der Kühlerrohre
vertikal stehenden und mit ihren Meßköpfen längs einer horizontalen Geraden an
geordneten Temperatursonden 19, welche schrittweise mittels über Getriebe 17
gekoppelter Spindeln 18 längs der Kühlerfläche verschoben werden.
Claims (12)
1. Verfahren zur Ermittlung von Meßdaten für die Temperaturverteilung und für
die Berechnung von Strömungsgeschwindigkeitsvektoren über eine ungleich
förmig durchströmte ebene Fläche, bei dem
- - an einem sich geradlinig über die Fläche erstreckenden, homogenen wär meabgebenden Element eine zu dem über seine Länge hin abgegebenen Gesamtwärmestrom proportionale Meßgröße gemessen wird,
- - an mehreren längs des wärmeabgebenden Elements verteilten Meßpunk ten mittels paarweise beidseitig des wärmeabgebenden Elements im Ab stand voneinander angeordneten Temperatursonden die Temperaturen längs der Strömungsrichtung oder längs der Richtung einer Strömungs geschwindigkeitskomponente gemessen werden, und
- - die Fläche damit zeilenweise durchgemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungs
medium von dem wärmeabgebenden Element meßbar aufgeheizt wird und
vor der Temperaturmessung die beiden Meßsonden jedes Meßsondenpaa
res solange um das wärmeabgebende Element verkippt werden, bis die
Temperaturdifferenz zwischen ihnen ein Maximum erreicht, womit durch die
Kippstellung der jeweiligen Meßsonden eines Meßsondenpaares jeweils die
Richtung der Strömungskomponente ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Durchmes
sen der Fläche für eine erste Meßreihe das wärmeabgebende Element und
mit diesem die Temperatursonden gemeinsam in einer ersten Richtung über
die gesamte Fläche und daraufhin für eine zweite Meßreihe in einer zu der
ersten Richtung lotrechten Richtung, über die gesamte Fläche verlagert wer
den, wonach von der Auswerteeinheit aus den Meßwerten der ersten und
zweiten Meßreihe die Geschwindigkeitsvektoren errechnet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
als wärmeabgebendes Element ein Hitzdraht verwendet wird und als zu dem
abgegebenen Gesamtwärmestrom proportionale Meßgröße die elektrische
Spannung zwischen Hitzdrahtanfang und Hitzdrahtende gemessen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur
elektrischen Spannung der durch den Hitzdraht fließende elektrische Strom
gemessen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den
Hitzdraht fließende elektrische Strom auf einem definierten konstanten Wert
gehalten wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als wärmeabge
bendes Element ein Kühlerrohr verwendet wird und als zu dem abgegebe
nen Gesamtwärmestrom proportionale Meßgröße die Differenz der Tempe
ratur des zu kühlenden Mediums zwischen Kühlerrohreintritt und Kühlerrohr
austritt gemessen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der
Temperaturdifferenz der Massenstrom des zu kühlenden Mediums gemes
sen wird.
9. Vorrichtung zur Ermittlung von Meßdaten für die Temperaturverteilung und
für die Berechnung von Strömungsgeschwindigkeitsvektoren über eine un
gleichförmig durchströmte ebene Fläche mit
- - einem Hitzdraht,
- - einer Spannungsmeßeinrichtung zur Messung der elektrischen Spannung zwischen Hitzdrahtanfang und -ende,
- - einem zu dem Hitzdraht parallelen rohrförmigen Meßsondenhalter (3), aus welchem paarweise angeordnete Temperatursonden (2) kragen, deren Meßpunkte in gemeinsamer Ebene mit dem Hitzdraht (6) liegen, wobei die zur Auswerteeinheit führenden Temperatur-Meßleitungen (4) durch den Meßsondenhalter (3) verlaufen, und
- - mindestens zwei mit dem Meßsondenhalter (3) verbundenen Hitzdraht haltern (5), wobei die Einheit aus Temperatursonden (2), Meßsondenhal ter (3), Hitzdrahthalter (5) und Hitzdraht (6) einen längs der Meßfläche senkrecht zum Hitzdraht (6) verlagerbaren Meßrechen (1) bildet, der für das Verkippen der Temperatursonden (2) um den Hitzdraht (6) drehbar gelagert ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hitzdraht
(6) von einer biegesteifen Ummantelung (7) umgeben ist, welche in der Mitte
zwischen den jeweils einander benachbarten Temperatursondenpaaren (2)
angeordnete Strömungsrichter (8) trägt.
11. Vorrichtung zur Ermittlung von Meßdaten für die Temperaturverteilung und
für die Berechnung von Strömungsgeschwindigkeitsvektoren über eine un
gleichförmig durchströmte ebene Fläche, mit
- - einem mehrere Kühlerrohre tragenden Kühler als ein wärmeabgebendes Element
- - jeweils einem aus längs einer Geraden angeordneten Temperatursonden (19) bestehenden und längs der Fläche verlagerbaren Meßrechen (15, 16), vor und hinter dem Kühler (11) und
- - jeweils einem weiteren aus längs einer Geraden angeordneten und je weils in die Kühlerrohre ragenden Temperatursonden (14) ausgebildeten Meßrechen (13) in beiden an den jeweiligen Kühlerrohrenden befindlichen Wasserkästen (12), wobei diese Temperatursonden (14) zum Messen der Temperatur des zu kühlenden Mediums zwischen Kühlerrohreintritt und Kühlerrohraustritt ausgebildet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vor und
der hinter dem Kühler (11) befindliche Meßrechen (15, 16) gemeinsam durch
über ein Getriebe (17) gekoppelte Gewindespindeln (18) verschiebbar sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904025314 DE4025314C2 (de) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | Meßverfahren und Vorrichtungen zur Ermittlung von Meßdaten für die Temperaturverteilung und für die Berechnung von Strömungsgeschwindigkeitsvektoren über eine ungleichförmig durchströmte ebene Fläche |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904025314 DE4025314C2 (de) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | Meßverfahren und Vorrichtungen zur Ermittlung von Meßdaten für die Temperaturverteilung und für die Berechnung von Strömungsgeschwindigkeitsvektoren über eine ungleichförmig durchströmte ebene Fläche |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4025314A1 DE4025314A1 (de) | 1992-02-13 |
DE4025314C2 true DE4025314C2 (de) | 1998-04-09 |
Family
ID=6411963
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904025314 Expired - Fee Related DE4025314C2 (de) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | Meßverfahren und Vorrichtungen zur Ermittlung von Meßdaten für die Temperaturverteilung und für die Berechnung von Strömungsgeschwindigkeitsvektoren über eine ungleichförmig durchströmte ebene Fläche |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4025314C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014111272B3 (de) * | 2014-08-07 | 2015-07-23 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Traversiereinrichtung für einen von einem Fluid durchströmten Versuchskanal |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012023982B3 (de) * | 2012-12-06 | 2014-02-27 | Audi Ag | Verfahren zur Bestimmung eines durch einen Kraftfahrzeug-Kühler mit wenigstens einem Lüfter strömenden Kühlluftstroms und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB626857A (en) * | 1945-11-15 | 1949-07-22 | Liquidometer Corp | Improvements in or relating to fluid flow direction indicators |
DE1847994U (de) * | 1960-08-09 | 1962-03-08 | Daimler Benz Ag | Messvorrichtung zum ermitteln der temperatur von stroemenden medien. |
DE1814520B2 (de) * | 1968-12-13 | 1970-06-18 | Rohde & Schwarz | Schaltungsanordnung zur Anzeige des Effektivwerts eines Wechselstroms oder einer Wechselspannung |
DE2052591B2 (de) * | 1969-11-20 | 1972-11-23 | ||
DE2953885C2 (de) * | 1979-10-30 | 1986-01-16 | Michail Matveevič Omsk Černin | Verfahren zur Messung des quadratischen Mittelwerts einer Spannung |
DE3433084A1 (de) * | 1984-09-08 | 1986-03-20 | Battelle-Institut E.V., 6000 Frankfurt | Vorrichtung zur bestimmung der stroemungsrichtung von fluessigen oder gasfoermigen medien |
EP0186609A2 (de) * | 1984-12-13 | 1986-07-02 | United Technologies Corporation | Temperaturmessprobe |
DE3637538A1 (de) * | 1986-11-04 | 1988-05-05 | Vdo Schindling | Vorrichtung zur bestimmung der durchflussrichtung |
DE3641909A1 (de) * | 1986-12-08 | 1988-06-09 | Siemens Ag | Anordnung zum messen des mittelwertes von physikalischen groessen von in einem kanal stroemenden medien |
EP0363695A1 (de) * | 1988-09-27 | 1990-04-18 | Europäische Atomgemeinschaft (Euratom) | Messonde zur Erfassung niedriger Strömungsgeschwindigkeiten in einem Rohrabschnitt |
US4932250A (en) * | 1987-12-03 | 1990-06-12 | Aberdeen University | Multi point sensor |
-
1990
- 1990-08-09 DE DE19904025314 patent/DE4025314C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB626857A (en) * | 1945-11-15 | 1949-07-22 | Liquidometer Corp | Improvements in or relating to fluid flow direction indicators |
DE1847994U (de) * | 1960-08-09 | 1962-03-08 | Daimler Benz Ag | Messvorrichtung zum ermitteln der temperatur von stroemenden medien. |
DE1814520B2 (de) * | 1968-12-13 | 1970-06-18 | Rohde & Schwarz | Schaltungsanordnung zur Anzeige des Effektivwerts eines Wechselstroms oder einer Wechselspannung |
DE2052591B2 (de) * | 1969-11-20 | 1972-11-23 | ||
DE2953885C2 (de) * | 1979-10-30 | 1986-01-16 | Michail Matveevič Omsk Černin | Verfahren zur Messung des quadratischen Mittelwerts einer Spannung |
DE3433084A1 (de) * | 1984-09-08 | 1986-03-20 | Battelle-Institut E.V., 6000 Frankfurt | Vorrichtung zur bestimmung der stroemungsrichtung von fluessigen oder gasfoermigen medien |
EP0186609A2 (de) * | 1984-12-13 | 1986-07-02 | United Technologies Corporation | Temperaturmessprobe |
DE3637538A1 (de) * | 1986-11-04 | 1988-05-05 | Vdo Schindling | Vorrichtung zur bestimmung der durchflussrichtung |
DE3641909A1 (de) * | 1986-12-08 | 1988-06-09 | Siemens Ag | Anordnung zum messen des mittelwertes von physikalischen groessen von in einem kanal stroemenden medien |
US4932250A (en) * | 1987-12-03 | 1990-06-12 | Aberdeen University | Multi point sensor |
EP0363695A1 (de) * | 1988-09-27 | 1990-04-18 | Europäische Atomgemeinschaft (Euratom) | Messonde zur Erfassung niedriger Strömungsgeschwindigkeiten in einem Rohrabschnitt |
Non-Patent Citations (7)
Title |
---|
BRADSHAW, P.: Microcomputer-con- trolled traverse gear for three-dimensional flow explorations. In: J.Phys.E:Sci.Instrum.20, 1987, S.320-322 * |
et.al.: COMBINED AIR FLOW AND TEMPERATURE DETCTOR. In: IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol.19, No.3, 1976, S.1101-1102 * |
HUCHO, Wolf-Heinrich: Aerodynamik des Automobils VOGEL-VERLAG WÜRZBURG 1981, S.311-328, S.425-426 * |
SHAYESTEH, M.V. * |
STRICKERT, Herbert: Hitzdraht- und Hitzfilmane- mometrie. VEB VERLAG TECHNIK BERLIN, 1974, S.17-25 u. S.77-80 * |
US-Z: ALFORD, J.A. * |
US-Z: DYER, J.A.: Heat transport anemometer of high stability. In: Journal of Scientific Instru- ments, Vol.37, May 1960, S.166-169 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014111272B3 (de) * | 2014-08-07 | 2015-07-23 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Traversiereinrichtung für einen von einem Fluid durchströmten Versuchskanal |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4025314A1 (de) | 1992-02-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3637541A1 (de) | Vorrichtung zur bestimmung des massenstromes und der durchflussrichtung | |
EP0210509A1 (de) | Verfahren zum Messen der Eigenschaften eines Fluids sowie Sensorelement zur Durchführung des Verfahrens | |
EP0235360B1 (de) | Messonde | |
WO2019048210A1 (de) | Thermisches durchflussmessgerät | |
DE69018880T2 (de) | Kompensierter Wärmeübergangsmassendurchflussmesser. | |
DE10393185T5 (de) | Kalorimetrischer Durchflussmesser | |
EP3762687B1 (de) | Thermisches durchflussmessgerät | |
DE102009045958A1 (de) | Thermisches Durchflussmessgerät | |
DE4025314C2 (de) | Meßverfahren und Vorrichtungen zur Ermittlung von Meßdaten für die Temperaturverteilung und für die Berechnung von Strömungsgeschwindigkeitsvektoren über eine ungleichförmig durchströmte ebene Fläche | |
DE2827766A1 (de) | Hitzdrahtanemometer zur messung der stroemungsgeschwindigkeit von gasen und fluessigkeiten (ii) | |
EP0324961A1 (de) | Luftmassenmessvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Luftmassenmessvorrichtung | |
WO1995011427A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur insbesondere nicht invasiven ermittlung mindestens eines interessierenden parameters eines fluid-rohr-systems | |
EP0268004A1 (de) | Vorrichtung zur Bestimmung der Durchflussrichtung | |
DE19858388A1 (de) | Verfahren zur Strömungsgeschwindigkeits- und Durchflußmessung sowie Sensor zur Durchführung des Verfahrens und nach diesem Verfahren arbeitender Durchflußmesser | |
DE2605195C3 (de) | Thermische Sonde zum Messen der Richtung und des Betrages der Geschwindigkeit eines strömenden Mediums | |
DE10392699B4 (de) | Hochpräzise Messung und Steuerung von niedrigen Fluiddurchflussraten | |
EP3980729B1 (de) | Thermisches durchflussmessgerät | |
DE102004055101B4 (de) | Baueinheit aus einem Strömungssensor, einem Durchlaßkanal und einem innerhalb des Durchlaßkanals angeordneten Meßkanal | |
DE19848109B4 (de) | Durchflussmengenfühler | |
WO2016116481A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur temperaturerfassung | |
DE3916529A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung von massenstroemen gasfoermiger medien durch waermetauscher | |
DE4102920A1 (de) | Einrichtung zur messung der wirbelfrequenz | |
DE2753118A1 (de) | Einrichtung zur durchflussmengenmessung | |
DE19856844A1 (de) | Durchflußmengenerfassungselement und Durchflußmengenmesser | |
DE3637537A1 (de) | Vorrichtung zur bestimmung der durchflussrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |