1. Allgemeine Beschreibung

Der Windkanal ist als thermisch isolierter, geschlossener Umlaufwindkanal mit horizontaler Strömungsführung in stehender Bauweise konzipiert. Die Konstruktion ist gezielt auf eine thermische Entkopplung gegenüber der Umgebung ausgelegt und ermöglicht stabile sowie reproduzierbare Strömungs- und Temperaturbedingungen innerhalb des gesamten Kanalsystems.

Diese Bauweise eignet sich insbesondere für aerodynamische Untersuchungen mit erhöhten Anforderungen an konstante thermische Randbedingungen, temperaturabhängige Messverfahren sowie Versuche in klimatisierten Prüfumgebungen.

Der Windkanal deckt einen stufenlos regelbaren Geschwindigkeitsbereich von 3 m/s bis 60 m/s ab und erlaubt sowohl empfindliche Niedriggeschwindigkeitsmessungen als auch Versuche bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten.

Durch die modulare Bauweise kann das System flexibel an unterschiedliche Projektanforderungen angepasst werden. Besonders die Messstrecke wird kundenspezifisch ausgelegt und kann hinsichtlich Abmessungen, Zugänglichkeit und optischer Ausstattung frei konfiguriert werden.

Die Außenabmessungen der Gesamtanlage betragen:

• Gesamtlänge: 6 320 mm
• Gesamtbreite: 2 000 mm
• Gesamthöhe: 2 500 mm

Die kompakte, stehende Bauform ermöglicht eine Integration in bestehenden Industrie- und Forschungshallen ohne außergewöhnliche bauliche Anforderungen.

Technische Daten

Bauart		Göttinger Bauart
Messquerschnitt	mm	400 x 400
Messlänge	mm	600
Strömungsgeschwindigkeit	m/s	50
Turbulenzgrad	%	0,6 @50% Windspeed
Kontraktion		4,5

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2. Grundaufbau

Der Windkanal ist modular aufgebaut. Alle Hauptkomponenten sind als verschraubte Baugruppen ausgeführt und können einzeln transportiert, installiert und gewartet werden.

Zum Grundaufbau gehören folgende Module:

• Thermisch isolierte Strömungsberuhigungskammer mit Honeycombs und drei Strömungssieben zur Homogenisierung der Anströmung
• Thermisch isolierte Hochleistungsdüse zur gleichmäßigen Strömungsbeschleunigung
• Kundenspezifisch ausgelegte, thermisch entkoppelte Messstrecke mit optionaler Verglasung
• Axiale Ventilatoreinheit mit Schwingungsentkopplung
• Isolierter Rückführkanal zur geschlossenen Luftzirkulation

Die thermische Isolation aller strömungsführenden Baugruppen minimiert äußere Temperatureinflüsse und verbessert die Reproduzierbarkeit der Messergebnisse deutlich.

Die Messstrecke kann projektabhängig vollständig oder teilweise verglast ausgeführt werden und eignet sich dadurch für optische Messverfahren. Eine Drehplattform zur exakten Modellpositionierung kann optional integriert werden. Der Boden der Messstrecke ist als starre Konstruktion ausgeführt.

Zur Anpassung an unterschiedliche Prüfanforderungen sind austauschbare Messkammern realisierbar. Typische kompakte Ausführungen basieren beispielsweise auf Querschnitten im Bereich von 400 × 400 mm.

Neben der thermisch isolierten Ausführung ist der Windkanal auch in einer nicht isolierten Standardversion erhältlich. Diese Variante ist konstruktiv weitgehend identisch, verfügt jedoch über keine thermische Entkopplung der Hauptbaugruppen. Sie eignet sich für Anwendungen ohne erhöhte Anforderungen an konstante Temperaturbedingungen. Mehr dazu

Die Anlage ist für die Halleninstallation vorgesehen. Aufgrund üblicher Lastannahmen sind in den meisten Fällen keine besonderen Fundamentmaßnahmen erforderlich.

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3. Strömungsaufbereitung und Turbulenzgrad

Die Strömungsaufbereitung ist auf eine möglichst gleichmäßige und reproduzierbare Anströmung ausgelegt. Am Eintritt in die Messstrecke wird ein Turbulenzgrad von nur 0,6 % erreicht, wodurch auch empfindliche aerodynamische Messungen zuverlässig durchgeführt werden können.

Die thermisch isolierte Strömungsberuhigungskammer beinhaltet:

• Honeycombs zur Ausrichtung von Drall- und Querströmungen
• drei aufeinander abgestimmte Strömungssiebe zur weiteren Glättung des Geschwindigkeitsprofils

Anschließend wird die Strömung durch eine thermisch entkoppelte, strömungsoptimierte Düse beschleunigt. Das Kontraktionsverhältnis von 4,5 gewährleistet eine gleichmäßige Überführung in die Messstrecke bei gleichzeitig kompakter Bauform.

Ein Turbulenzmonitoring-System kann optional integriert werden. Es ist direkt mit der Steuerung verbunden und erlaubt die kontinuierliche Überwachung der Strömungsqualität während des Betriebs.

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4. Antriebskonzept

Das Antriebssystem basiert auf einem axialen Hochleistungsventilator, der für einen stabilen Volumenstrom über den gesamten Geschwindigkeitsbereich sorgt.

Der Ventilator ist schwingungsentkoppelt gelagert, wodurch mechanische Vibrationen nicht auf die Kanalstruktur übertragen werden. Dies trägt wesentlich zur Messstabilität und zur Langlebigkeit der Anlage bei.

Die Drehzahlregelung erfolgt stufenlos über einen Frequenzumrichter. Dadurch kann die Strömung präzise an die jeweiligen Versuchsbedingungen angepasst werden.

Eine externe Steuerschnittstelle kann projektspezifisch vorgesehen werden, um den Windkanal in bestehende Prüfstände oder kundenseitige Steuerungssysteme zu integrieren.

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5. Steuerung, Regelung und Software

Die Anlage wird standardmäßig über ein lokales industrielles Touchpanel bedient. Dieses ermöglicht die komfortable Einstellung aller Betriebsparameter sowie die übersichtliche Anzeige relevanter Messgrößen.

Zusätzlich kann der Windkanal über eine PC-Software extern gesteuert werden. Dadurch sind Fernzugriff sowie die Einbindung in übergeordnete Prüf- und Automatisierungssysteme möglich.

Erfasst und visualisiert werden unter anderem:

• Strömungsgeschwindigkeit
• Lufttemperatur
• barometrischer Luftdruck
• Luftfeuchtigkeit
• Reynolds-Zahl
• Turbulenzgrad

Die Geschwindigkeitsmessung zeichnet sich durch eine sehr hohe Präzision aus und eignet sich für anspruchsvolle Messaufgaben.

Optional sind folgende Funktionen realisierbar:

• kontinuierliches Datenlogging
• automatisierte Messprogramme für definierte Prüfabläufe
• Schnittstellen zur Anbindung externer Messtechnik

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6. Messtechnik und Erweiterungen

Die messtechnische Ausstattung ist modular konzipiert und kann vollständig an die jeweiligen Projektanforderungen angepasst werden.

Optional integrierbare Systeme umfassen beispielsweise:

• Kraft- und Momentenmesssysteme
• Mehrkanal-Druckmesssysteme
• Traversiersysteme zur Strömungsanalyse
• optische Messverfahren wie PIV oder Laserlichtschnitt
• Rauch- und Nebelvisualisierungssysteme

Zulässige Modellgrößen und Modellgewichte sind abhängig von der jeweils gewählten Messkammergeometrie und werden projektspezifisch definiert.

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7. Thermische Entkopplung und Isolationskonzept

Die thermische Entkopplung des Windkanals dient der Minimierung von Wärmeeinflüssen zwischen der inneren Strömung und der Umgebung. Dadurch werden stabile Temperaturbedingungen im Strömungskreislauf geschaffen und reproduzierbare Versuchsergebnisse ermöglicht.

Zu diesem Zweck sind die strömungsführenden Hauptbaugruppen mit mehrschichtigen Isolationssystemen ausgestattet. Diese reduzieren Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung zwischen Kanalinnenraum und Umgebung deutlich.

Die thermische Entkopplung umfasst insbesondere:

• isolierte Wandstrukturen der Kanalmodule
• thermisch getrennte Verbindungssegmente zwischen Hauptbaugruppen
• reduzierte Wärmebrücken an strukturellen Übergängen
• projektspezifisch angepasste Isolationsstärken abhängig von Temperaturbereich und Einsatzumgebung

Durch diese Maßnahmen eignet sich der Windkanal besonders für:

• temperaturabhängige Messverfahren
• Langzeitversuche mit konstanten Umgebungsbedingungen
• klimatisierte Prüfräume
• Untersuchungen mit engen thermischen Toleranzvorgaben

 

Datenblatt WT 327

Zubehör

Leistungselektronik

Windkanalsteuerung

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