DE712706C - Vorrichtung zur Erhoehung der Windgeschwindigkeit in Windkanalanlagen - Google Patents

Vorrichtung zur Erhoehung der Windgeschwindigkeit in Windkanalanlagen

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DE712706C
DE712706C DEK155519D DEK0155519D DE712706C DE 712706 C DE712706 C DE 712706C DE K155519 D DEK155519 D DE K155519D DE K0155519 D DEK0155519 D DE K0155519D DE 712706 C DE712706 C DE 712706C
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DE
Germany
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venturi tube
wind
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cross
nozzle
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Expired
Application number
DEK155519D
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Richard Katzmayr
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RICHARD KATZMAYR DIPL ING
Original Assignee
RICHARD KATZMAYR DIPL ING
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M9/00Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
    • G01M9/02Wind tunnels
    • G01M9/04Details

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur Erhöhung der Windgeschwindigkeit in Windkanalanlagen Die zur Vorausberechnung der Flugeigenschaften von Flugzeugen nötigen Beiwerte können nur zum Teil auf rein theoretischem Wege gefunden werden. Meist werden sie aus Versuchen mit Modellen ganzer Flugzeuge oder von deren Einzelteilen in Windkanalanlagen ermittelt. Die Brauchbarkeit der durch Modellversuche gewonnenen Ergebisse, d. h. die Möglichkeit ihrer -Verwertung auf den praktischen Fall und ihrer Verallgemeinerung hängt im wesentlichen davon ab, daß bei der Aufstellung der Versuchsbedingungen das Prinzip der mechanischen Ähnlichkeit (nach Reynolds und Mach) berücksichtigt wurde. Als praktische Folgerung dieser Forderung ergibt sich im wesentlichen, daß die Anblaseversuche mit möglichst großen Modellen und mit möglichst hohen Windgeschwindigkeiten durchgeführt werden.
  • Die größte in einer Windkanalanlage erreichbare Windgeslchv, 1indigkeit ist von der verfügbaren Höchstleistung der eingebauten Gebläsemotore und dem Querschnitt des Windstromes an der Meßstelle abhängig.
  • Letzterer ist wieder durch die Modellgröße bestimmt, die um so größer sein muß, je größer die Abmessungen des Luftfahrzeuges sind, dessen Modell geprüft werden soll.
  • Mit zunehmender flug- oder Windgeschwindigkeit treten infolge der Zusammendrückbarkeit der Luft örtlich derart große Dichteänderungen auf, daß das einfache Newtonsche Widerstandsgesetz seine Gültigkeit verliert.
  • Die Gewähr der Übertragbarkeit der Meßergebnisse auf die naturgroßen Ausführungen der Luftfahrzeuge hängt daher ab Erreichen von etwa der halben Schallgeschwindigkeit wesentlich von der Erfüllung des Machschen Gesetzes ab, das angibt, daß das Verhältnis der Flug- oder Windgeschwindigkeit zur Schallgeschwindigkeit konstant sein soll.
  • Da in Wirklichkeit immer größere Fluggeschwindigkeiten praktisch erreicht werden, sind auch die Versuchsanstalten genötigt, alles daran zu setzen, möglichst hohe Windgeschwindigkeiten zu verwirklichen. Sie sind dann in der Lage, die bei hohen Geschwindigkeiten auftretenden Erscheinungen planmäßig zu beobachten und zu klären.
  • Am einfachsten wird eine Erhöhung dies Windgeschwindigkeit bei bestimmter bläseleistung dadurch erreicht, daß man dF Windstromquerschnitt an der Meßstelle verringert. Dies geschieht dadurch, daß man die Düse der Windkanalanlage auswechselbar macht. DieDüse ist jener Teil derAnlage,in dem die Umwandlung der Druck in Bewegungsenergie. erfolgt. Am D üseneintritt herrscht gegenüber dem Düsenaustritt der größte Druck. Der Druckunterschied zwischen Düsenein- und -austritt ist bei bestimmter Gebläseleistung um so größer, je kleiner der Düsenaustritt- gegenüber dem Düseneintrittquerschnitt ist. Man kann also durch Austausch einer vorhandenen Düse gegen eine solche kleineren Querschnittes am Austritt die Windgeschwindigkeit einer Anlage an der Meßstelle erhöhen. Dieses Verfahren kann jedoch praktisch nicht beliebig weit getrieben werden, da der Wirkungsgrad einer Windkanalanlage sehr rasch abnimmt, wenn nicht dafür gesorgt wird, daß die Luftführung hinter dem Düsenaustritt gleichfalls geordnet erfolgt.
  • Aus Billigkeitsrücksichten begnügt man sich aber meist damit, nur die Düse auswechselbar zu machen und nicht auch das an dei Düse anschließende oder gegenüberstehende Rohr, dens og. Effusor.
  • Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung beseitigt. Sie kann in jede vorhandene Windkanaianlage eingebaut werden und ermöglicht eine beliebige Steigerung der Windgeschwindigkeit, soweit die verfübgbare Gebläselsistung dazu ausreicht, ohne daß ihr Wirkungsgrad zu sehr herabgesetzt wird. die Erfindung ist im weentilichen durch ein koaxial in die bei jeder Windkanalanlage vorhandene Düse einzusetzendes Venturirohr gekennzeichnet, das nur einen Teil des Luftstromes erfaßt und in dessen engstem Querschnitt die Meßstelle liegt. Die Düse, die hinfort als Hauptdüse bezeichnet werden möge, braucht nicht ausgetauscht zu werden.
  • Das Venturirohr wird zweckmäßigerweise derart in der hauptdüse angeordent, daß der gesamte in ihr vorhandene Druckunterschied ausgenutzt werden kann. Der Eintrittsquer schnitt des Venturirohres soll demnach am Ort des Eintrittsquerschnittes der Hauptdüse zu liegen kommen, während der Austrittsquerschnitt in der Zone der höchsten Windgeschwindigkeit liegen soll. Der Restteil der nicht durch das Venturirohr strömenden Luft fließt durch den zwischen dem Venturirohr und der Hauptdüse verbleibenden Ringraum ab. Um diese Nebenströmung möglichst wirbelfrei und damit verlustarm zu gestalten, ist es zweckmäßig. das venturirohr erfindungsgemäß mit einem Hüllmantel zu umgeben.
  • @ Fig. 1 ist beispielsweise eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichling für eine sog. Freistrahlanlage schematisch dargestellt. 1 ist die Hauptdüse und 2 der Auffangtrichter des Efrfusors der Eindkanalanlage. 3 ist das koaxial in die Düse I einzusetzende Venturirohr, und 4 ist dessen Hüllmantel. Die Luft strömt bei 5 in das Venturirohr und erreicht bei 6 im engsten Querschnitt die größte Geschwindigkeit. Bei 7 strömt sie wieder aus und gelangt gemeinsam mit der außerhalb des Venturirohres 3 durch den Ringraum 8 strömenden Luft in den Auffangtrichter 2.
  • Die in Fig. I dargestellte Vorrichtung kann auch bei einer Windkanalanlage mit gesehlossener Meßstelle Verwendung finden.
  • Ebenso ist es möglich, die Lage der Querschnitte 5 und 7 des Venturirohres oder jeden für sich axial zu verschieben, ohne daß sich am Erfindungsgedanken dadurch eine Änderung ergeben würde.
  • In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsmäßigen Vorrichtung mit dem ein fachen Venturirohr dargestellt. Diese Ausführungsform findet Verwendung, solange man an der Meßstelle 6 Windgeschwindigkeiten erreichen will, die nicht größer sind als die Schallgeschwindigkeit. Zur Erzielungvon Überschallgeschwindigkeiten wird an die Stelle des einfachen Venturirohres erfindungsgemäß die bekannte Kombinaiton einer Lavaldüse mit einem Venturirohr gesetzt, wie dies beispielsweise Fig. 2 darstellt. Diese von P rand t 1 angegebene Rohrkombination ist erforderlich, um die im erweiterten Rohrquerschnitt der Lavaldüse auftretende Überschallgeschwindigkeit in dem anschließenden Venturirohr, und zwar in dessen sich verengenden Querschnüten, zunächst wieder auf Schallgeschwindigkeit abzubremsen. In dem anschließenden sich erweiternden Rohrteil steigt dann der Druck weiter an. Diese Rohrteile sind in gleichfalls bekannter Art und Weise verstellbar eingerichtet, um durch Veränderung der Querschnittsgrößen die Größe der Oberschallgeschwindigkeit regeln zu können.
  • In Fig. 2 ist I wieder die Hauptdüse einer in diesem Falle beispielsweise mit geschlossener Meßstelle dargestellten Windkanalanlage schematisch abgebildet. 2' ist der Effusor.
  • 9 ist die Lavaldüse, an die sich das Venturirohr 3 anschließt. 4 ist der gemeinsame Hüllmantel. 5 ist der Eintritts- und 7 der Austrittsquerschnitt der Rohrkombiantion. 6ist die Meßstelle, in der die Überschallgeschwindigkeit herrscht, Auch bei dieser Anordnung strömt durch die Rohrkombination 9 und 3 nur einen Teil. der Luft der Winkelkanalanlage, Der Rest fließt durch den Ringraum 8 ab.
  • Bei der praktischen Ausführung des Erflndungsgedankens ist die Größe der erreichbaren Erhöhung der Windgeschwindigkeit im Venturirohr unter sonst gleichen Verhältnisse nur vom Verhältnis der Querschnittsgröße des Austritts der Hauptdüse zum engsten Querschnitt des eingeschobenen Venturirohres abhängig. Es zeigt sich aber, daß mit zunelunender Verkleinentng des. engsten Querschnittes des Venturirohres die Länge steines Effusors sehr rasch zunimmt, wenn rnan nicht die Gefahr der Ablösung der Strömung infolge zu starker Erweiterung des Effusors in Kauf nehmen will. Auch steigen die Reibungsverluste infolge der rasch zunehmenden Größe der benetzten Oberfläche. In solchen Fällen ist es zweckmäßiger, an Stelle eines Venturirohres erfindungsgemäß mehrere axial hintereinandergestellte Venturirohre zu verwenden, wie dies Fig. 3 für zwei Rohre beispielsweise zeigt.
  • I stellt die Hauptdüse dar, in die koaxial das Venturirohr 3 eingeschoben ist. 3' ist ein zweites koaxial liegendes Venturirohr, dessen engster Querschnitt bei 6' liegt, Das Rohr 3' ist axial derart gegenüber dem Rohr 3 angeordnet, daß das Druckgefälle im Einströmtrichter des ersten Venturirohres 3, also zwischen den Querschnitten 5 und 6 möglichst vollkommen ausgenutzt wird. Daher ist der Ausströmquerschnitt 7' des Rohres 3' in den Querschnitt 6 des Rohres 3 verlegt, wo die größte Strömungsgeschwindigkeit in diesem Rohr herrscht. Die Strömungsgeschwindigkeit im Querschnitt 6' des Venturirohres 3' ist ein Vielfaches jener im Querschnitt 6 und damit ein um so größeres Vielfaches der Ströniungsgeschwindigkeit am Austritt der Hauptdüse 1.
  • Die in Fig. 3 beispielsweise dargestellte Kombination zweier koaxial angeordneter Venrurirohre kann zweicks weiterer Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit im jeweils engsten Querschnitt beliebig vervielfacht werden, ohne am Erfindungsgedanken etwas zu ändern.
  • Auch eine entsprechende Kombination der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 ist möglich.

Claims (4)

  1. P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Vorrichtung zur Erhöhung der Windgeschwindigkeit in Windkanalanlagen, gekennzeichnet durch ein koaxial in die Hauptdüse einer Windkanalanlage einzusetzendes Venturirohr, das nur einen Teil des Luftstromes erfaßt und in dessen engstem Querschnitt die Meßstelle liegt.
  2. 2 Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Steigerung der Windgeschwindigkeit an der Meßstelle über die Schallgeschwindigkeit art Stelle des einfachen Venturirohres ein mit einer Lavaldüse vereinigtes Venturirohr tritt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, gekennzeichnet durch mehrere koaxial in die Hauptdüse einer Windkanalanlage einzusetzende Venturirohre, bei denen die Meßstelle im engsten Querschnitt des kleinsten Rohres liegt.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Verbesserung der Luftströmung außerhalb der eingesetzten Rohre diese mit entsprechend geformten Hüllmänteln umgeben sind.
DEK155519D 1939-08-27 1939-08-27 Vorrichtung zur Erhoehung der Windgeschwindigkeit in Windkanalanlagen Expired DE712706C (de)

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DE (1) DE712706C (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2678560A (en) * 1952-10-09 1954-05-18 Us Navy Supersonic wind tunnel
US2763155A (en) * 1949-06-15 1956-09-18 Jesse W Beams High altitude burner simulator
US4286460A (en) * 1980-03-28 1981-09-01 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Wind tunnel supplementary Mach number minimum section insert

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