Windkanal Bauformen

Göttinger Bauform ^[1]

Aufbau und Funktion dieser Bauweise gehen aus dem Bild 1 hervor. Hier handelt es sich um einen Kanal mit geschlossener Luftrückführung. Das Axialgebläse fördert die Luft im geschlossenen Kreislauf. Man benötigt dafür eine relativ aufwendige Kanalröhre,die im Rechteck angeordnet ist und besonders in der Rückführung relativ große Strömungsquerschnitte erfordert.
Die komplizierte Konstruktion, der enorme Platzaufwand und die hohen Baukosten sind als Nachteile gegenüber der offenen Bauart ohne Rückführung zu verzeichnen.
Da die vom Gebläse erzeugte Luftströmung wieder nach einem Umlauf zum Gebläse gelangt, hat dieser Kanaltyp kleine Energieverluste und erlaubt hohe Windgeschwindigkeiten.
Da vom Gebläse nur die entstehenden Verluste aufgebracht werden müssen, ist die Antriebsleistung entsprechend geringer als bei offener Bauart ohne Rückführung und ermöglicht niedrigere Betriebskosten.
Einmal wegen des geringeren Energieverbrauchs selbst, zum anderen wegen der geringeren Stromanschlusskosten, die bei größeren Windkanälen zu buche schlagen.
Die Investitionen für die Antriebseinheit sind geringer, für die Röhre des Kanals jedoch wesentlich höher als bei der reinen Eiffelbauart.
Die eigentliche Messstrecke kann im Gegensatz zur offnen Bauart beliebig ausgeführt werden, d.h. es wird keine Druckkammer benötigt.

Bild 1: Windkanal in Göttinger Bauform, stehend	Bild 2: Windkanal in Göttinger Bauform, liegend

Eifel Bauform ^[1]

Das Hauptmerkmal des Eiffelkanales besteht darin, dass er die Versuchsluft aus der Umgebung ansaugt und sie wiederum ins Freie ausbläst.
Man unterscheidet hier zwei Ausführungen je nach Lage des Gebläses in der Kanalröhre. Zum einen ist das Gebläse hinter der Messstrecke (blast type) zum anderen vor der Messstrecke (blowtype) angebracht. Die Messstrecke kann als geschlossene oder als offene (Freistrahlmessstrecke) ausgeführt werden.
Am einfachsten ist eine mit leicht divergierenden Wänden allseitig geschlossene Messstrecke aufzubauen. Bei etwas höherem Bauaufwand ist auch eine offene Bauweise möglich. Hierbei ist aber eine druckdichte Ummantelung nötig, da in der Messstrecke eines Eiffelkanals stets Unterdruck herrscht. Dieser im Freien aufgestellte Kanaltyp, also ein Kanal ohne Rückführung, hat denwesentlichen Nachteil, dass der Messbetrieb vom Wetter abhängig ist. Er ist deshalb nur in Ländern mit gemäßigtem Klima brauchbar.
Besondere Schwierigkeiten bereitet es, bei einem aus dem Freien ausgehenden Eiffelkanal, die Qualität der Strömung in der Messstrecke vom Einfluss des natürlichen Windes freizuhalten. So ist es von einem großen Eiffelkanal der Automobilindustrie bekannt geworden, dass im Schnitt pro Woche ein Messtag wegen ungünstiger Windverhältnisse verloren geht.
Netze vor dem Einlauftrichter, die man benötigt um zu verhindern, dass mit der Luft Gegenstände (z.B.Steine, Blätter, Vögel, etc.) angesaugt werden, reichen nur bei geeigneter Auslegung den Windeinfluss auszuschalten. Der reine Eiffelkanal benötigt mehr Energie für die gleiche Strahlleistung, als ein Kanal mit geschlossener Rückführung.
Weitere Nachteile sind: die schwankende Temperatur während der Messung und die Lärmbelästigung der Umwelt. Deshalb werden Eiffelkanäle heute nur noch selten gebaut, da auf Grund der Schallschutzauflagen ein sehr hoher Aufwand für die saug- und druckseitigen Schallschutzmaßnahmen betrieben werden muss.
Für den Eiffelkanal spricht seine einfache Konstruktion bzw. kostengünstige Bauweise. Bläst er ins Freie, so kann auf Abgasabsaugung bei Versuchen mit laufenden Fahrzeugmotoren verzichtet werden.

Bild 3: Windkanal in Eifel Bauform, blast type	Bild 4: Windkanal in Eifel Bausweise, blow down

Stromanschluss

Der Stromanschluss der Windkanäle richtet sich nach den Gegebenheiten beim Endkunden.
Größtenteils werden unsere Windkanäle wird mit 400V 50 Hz Drehstrom betrieben, angeschlossen über CEE-Stecker. Der benötigte elektrische Strom ist dabei sehr individuell und stark abhängig von Faktoren wie Baugröße des Windkanals, Windgeschwindigkeit, Messquerschnitt und Turbulenzgrad. Kontaktieren Sie uns gerne unter Angabe Ihrer Wünsche sowie Voraussetzungen am Standort und wir entwickeln Ihnen eine passende Lösung.
Wir bieten weiterhin Windkanäle mit 230V/16A 50Hz Stromanschluss über Schuko-Stecker (z.B. WT325).

Leistungselektronik / Sinusfilter

Windkanäle mit 400V 50Hz Drehstromanschluss verfügen über entsprechende Axialventilatoren. Die Leistungselektronik zum Antrieb dieser Ventilatoren umfasst neben einem Frequenzumrichter zur exakten Steuerung der Motorleistung einen Sinusfilter.
Dieser vermindert Störsignale, dämpft Spannungsspitzen und verbessert die elektromagnetische Verträglichkeit. Somit wird die Lebensdauer des Motors verlängert.

Gebäudelasten / Untergrund

Der Untergund sollte eben sein und eine Druckfestigkeit von 20 N/mm² (herkömmlicher Beton) nicht unterschreiten. Dadruch ist ein sicherer Anlagenbetrieb sowie falls vorgesehen ein einfaches Verfahren des Windtunnels sichergestellt. Falls ein die Montage der Unterbaugruppen gewünscht ist, muss für eine entsprechende Auffahrt zum Aufstellungsort vorhanden sein.
Die Baugruppen werden i.d.R. mittels LKW geliefert und durch einen Gabelstapler entladen. Ein Hallenkran erleichtert die Montage, ist aber nicht zwingend erforderlich.

Bauraum / Türmaße

Um eine optimale Lösung für Ihren Windkanal zu finden, benötigen wir möglichst früh die exakten Bauraum-Abmaße sowie Türmaße. Hier nach richtet sich die größe der Unterbaugruppen des Windkanals.
Bitte beachten Sie bei der Angabe von Abmaßen insbesondere Hindernisse, wie an Decken montierte Feuermelder oder Lüftungsschächte.

Aufbau Angebot

Beispielangebot WT307

Windkanal WT307	117.500 €
Leistungselektronik [mehr Informationen]	12.200 €
Steuerung mit Touchdisplay [mehr Informationen]	8.900 €
Transport*	3.000 €
Endmontage*	6.000 €

*innerhalb Deutschlands

Druckscanner

Druckscanner ermöglichen die Erfassung von Drücken, welche bei Anströmung eines Testobjekts im Windkanal an dessen Oberfläche wirken. Das Testobjekt (z.B. ein NACA-Profil) besitzt Wandbohrungen mit wenigen Millimetern Durchmesser, welche durch das Objekt geleitet und an Silikonschläuche angeschlossen werden. Diese Silikonschläuche wiederum werden an an die Kanäle des Druckscanners angeschlossen. Für die Auswahl des geeigneten Druckscanners sind die Anzahl der Messpunkte, sowie die zu erwartenden Drücke entscheidend. Wir verwenden Druckscanner der Firma SVMtech. Hinweis: Der Druckbereich muss Faktor 4 über dem Staudruck liegen!

Beispiel:

In einem Windkanal wir bei einer Windgeschwindigkeit von 45 m/s ein maximaler Staudruck von 12,15 mbar am Testobjekt gemessen.

Um nun das Gesamte Objekt zu vermessen, empfiehlt es sich 12 Messpunkte am Objekt vorzusehen. Die Messung am Testobjekt erfolgt i.d.R. bei maximaler Windgeschwindigkeit, um größtmögliche Reynoldszahlen zu erzeugen. Durch die Rotation des Objektes in der Strömung kann ein Vorzeichenwechsel auftreten. Da der Messbereich Faktor 4 über dem Staudruck liegen muss, werden im Druckscanner folglich 12 Drucksensoren mit einem Druckbereich von ±60,75 mbar benötigt. Die Entscheidung hierfür fällt daher auf ±75 mbar Sensoren der Firma SVMtec.

Zur Vermessung des Nachlaufes ist der Staudruck ausschlaggebend. Dieser beträgt 12,15 mbar. Die Wahl fällt auf die 12,5 mbar Drucksensoren der Firma SVMtec. Zur ausreichenden Auflösung des Nachlaufes sind auch hier 12 Messpunkte empfehlenswert.

Eine typische Druckverteilung an einem NACA-Profil mit hohem Anstellwinkel kann wie folgt aussehen:

Literaturempfehlungen / Quellenverzeichnis[1] “Windkanaltechnik – Aufbau und Vergleich derWindkanaltechnik – Aufbau und Vergleich derverschiedenen Windkanalbauarten” – Jens Magenheimer – ISBN 978-3-640-14034-3