Entwicklung eines Oberflächenmessverfahrens für die bildgebende Erfassung instationärer Wanddruckschwankungsfelder

Rathmann, Jan

Entwicklung eines Oberflächenmessverfahrens für die bildgebende Erfassung instationärer Wanddruckschwankungsfelder

dc.contributor.advisor	Nitsche, Wolfgang	en
dc.contributor.author	Rathmann, Jan	en
dc.contributor.grantor	Technische Universität Berlin, Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme	en
dc.date.accepted	2012-04-25
dc.date.accessioned	2015-11-20T21:28:04Z
dc.date.available	2012-07-09T12:00:00Z
dc.date.issued	2012-07-09
dc.date.submitted	2012-07-09
dc.description.abstract	Die Erfassung komplexer instationärer Strömungszustände in Windkanalmessungen erfordert sowohl zeitlich als auch flächig hochauflösende Messverfahren, die in der Lage sind, die auf einen Strömungskörper wirkenden Oberflächenkräfte zu erfassen, ohne selbst dessen Umströmung zu beeinflussen. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung einer druckempfindlichen Copolymerbeschichtung (Pressure Sensitive Copolymer, PSC) mit piezoelektrischen Eigenschaften für die Messung instationärer Oberflächendrücke an komplex dreidimensional geformten Strömungskörpern in Windkanalexperimenten. Mit der PSC-Technologie gelingt es, einen Brückenschlag zwischen der drucksensitiven Flüssigkristallfarbe (Pressure Sensitive Paint, PSP) und der konventionellen Druckmesstechnik zu vollziehen. Dabei werden die Vorteile beider Messverfahren kombiniert, indem die optimale Modellintegration und die hohe räumliche Auflösung von PSP mit der hohen zeitlichen Auflösung der Drucksensoren vereint werden. Damit PSC im Rahmen von Windkanalexperimenten angewendet werden kann, musste zunächst ein auf die aerodynamischen Anforderungen zugeschnittener Herstellungsprozess sowie eine geeignete Messperipherie erarbeitet werden. Neben umfangreichen Kalibrationsmessungen für die Optimierung der sensorischen Eigenschaften wurden verschiedene Windkanalmodelle großflächig mit PSC ausgestattet und vermessen. Im Rahmen der durchgeführten Windkanalexperimente konnten PSC-Beschichtungen in einem breiten Anwendungsspektrum eingesetzt werden. Dabei konnten bei Anströmgeschwindigkeiten von 10-160 m/s Druckfluktuationen im Bereich von 10-2500 Pa mit charakteristischen Frequenzen von fc=30 Hz-4.0 kHz großflächig an bis zu 288 Abgriffen zeitgleich aufgenommen und eine maximale Ortsauflösung von 9 Abgriffen pro Quadratzentimeter erzielt werden.	de
dc.description.abstract	The capture of complex unsteady flows in wind tunnel measurements requires measurement techniques providing both a high temporal and a high spatial resolution, which are suitable for investigating the surface forces on a flow body without influencing the actual surrounding flow. The investigation in hand describes the development of a pressure-sensitive copolymer, PSC, with piezo electric properties for measuring unsteady surface pressures in complex threedimensionally shaped flow bodies in wind tunnel experiments. PSC technology succeeds in bridging the gap between pressure-sensitive paint, (PSP) and conventional pressure measurement techniques. It incorporates the advantages of both measurement techniques by combining the optimised model integration and high spatial resolution of PSP with the high temporal resolution of sensor probes. Using PSC in wind tunnel experiments requires a manufacturing process customized for aerodynamic purposes as well as a suitable measuring periphery. In addition to extensive calibration measurements for optimising sensory properties various wind tunnel models were equipped and measured with PSC across a wide area. In the wind tunnel experiments carried out PSC coatings were employed in a broad range of applications. At a flow velocity of u=10-160 m/s pressure fluctuations in the region of p0=10-2500 Pa with characteristic frequencies of fc=30 Hz- 4.0 kHz could be recorded across a wide area at up to 288 taps simultaneously, reaching a maximum spatial resolution of 9 taps/cm2.	en
dc.identifier.uri	urn:nbn:de:kobv:83-opus-35461
dc.identifier.uri	https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/3565
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3268
dc.language	German	en
dc.language.iso	de	en
dc.rights.uri	http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/	en
dc.subject.ddc	620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten	en
dc.subject.other	Aerodynamische Messtechnik	de
dc.subject.other	Beeinflussungsfreie Wanddruckmessung	de
dc.subject.other	Ferroelektrisches Copolymer	de
dc.subject.other	Hohe zeitliche und räumliche Auflösung	de
dc.subject.other	Aerodynamic measurement	en
dc.subject.other	Ferroelectrical copolymer	en
dc.subject.other	High temporal and spatial resolution	en
dc.subject.other	Non-contact wall pressure measurement	en
dc.title	Entwicklung eines Oberflächenmessverfahrens für die bildgebende Erfassung instationärer Wanddruckschwankungsfelder	de
dc.title.translated	Development of a surface measurement method for an imaging detection of unsteady wall pressures	en
dc.type	Doctoral Thesis	en
dc.type.version	publishedVersion	en
tub.accessrights.dnb	free	*
tub.affiliation	Fak. 5 Verkehrs- und Maschinensysteme::Inst. Luft- und Raumfahrt	de
tub.affiliation.faculty	Fak. 5 Verkehrs- und Maschinensysteme	de
tub.affiliation.institute	Inst. Luft- und Raumfahrt	de
tub.identifier.opus3	3546
tub.identifier.opus4	3384
tub.publisher.universityorinstitution	Technische Universität Berlin	en

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