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Windkanal WT389
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Netto-Verkaufspreis ohne Endmontage beim Kunden und ohne Transport
Messquerschnitt: 1200 x 1200 mm
Geschwindigkeit: 50 m/s
Technische Beschreibung WT389
- Allgemeine Beschreibung
Der Windkanal WT389 ist als geschlossener Kreislauf (Return Loop) mit einer geschlossenen Messstrecke konzipiert. Dieses Design ermöglicht eine kontrollierte Strömungsführung und hohe Effizienz. Das System ist auf Hochleistung ausgelegt und erreicht eine maximal einstellbare Strömungsgeschwindigkeit von bis zu 50 m/s. Die Windgeschwindigkeit ist stufenlos regelbar. Die Konstruktion berücksichtigt strenge logistische Vorgaben. Die Installation muss in einem räumlich begrenzten Umfeld von maximal 13 m Länge, 3 m Breite und 5 m Höhe erfolgen. Die Anlieferung ist über einen Aufzug mit den Maßen 2 m × 2 m × 5 m möglich, wobei die maximale Traglast 2000 kg beträgt. Der WT389 erfüllt zudem die Anforderung einer präzisen Regelbarkeit im Langsamlaufbereich (Low Speed Option), wodurch Geschwindigkeiten zwischen 1 m/s und 4 m/s realisierbar sind.
Technische Daten
| Bauart | Göttinger Bauart (closed loop) | |
| Düsenquerschnitt | mm | 1200 x 1200 |
| Messlänge | mm | 1650 |
| Windgeschwindigkeit | m/s | bis 50 |
| Turbulenzgrad | % | <0,6 bei 50 m/s |
| Kontraktion | 2,78 |
- Grundaufbau und modulare Struktur
Der WT389 ist modular aufgebaut, um Transport, Installation und Wartung zu vereinfachen. Alle Hauptkomponenten sind so konstruiert, dass sie verschraubt und bei Bedarf demontiert werden können. Diese Struktur ermöglicht die Behandlung einzelner Segmente als funktionale Baugruppen.
Zum Grundaufbau des geschlossenen Kreislaufs gehören die folgenden wesentlichen Module:
• Beruhigungskammer (Settling Chamber): Enthält den Wabengleichrichter und die Siebe zur Strömungsglättung.
• Düse: Dient zur Strömungsbeschleunigung. Das Kontraktionsverhältnis beträgt 2,78.
• Messkammer: Mit den Abmessungen von 1200 mm × 1200 mm im Querschnitt und einer Länge von 1650 mm.
• Diffusor: Dient der Nachlaufentspannung der Strömung.
• Ventilatorbaugruppe: Beinhaltet den Axialventilator, der idealerweise schwingungsentkoppelt montiert ist.
• Rückführstrecke: Verbindet Diffusor und Beruhigungskammer, um den Kreislauf zu schließen.
Die Messkammer des WT389 ist mit großflächigen transparenten Seitenfenstern ausgestattet, welche die volle Höhe von 1200 mm (von Boden bis Decke) einnehmen, was die visuelle Überwachung und die Nutzung optischer Messverfahren ermöglicht.
Hinsichtlich der Wartung ist der Windkanal so konzipiert, dass alle internen Teile zur Reinigung zugänglich sind. Dies geschieht über Revisionsklappen, wodurch insbesondere der Zugang zur Reinigung zwischen den Sieben und zu den Wabengleichrichtern möglich ist, ohne dass eine vollständige Demontage erforderlich ist.
- Strömungsaufbereitung und Turbulenzgrad
Beim WT389 ist die Strömungsaufbereitung auf einen möglichst niedrigen Turbulenzgrad ausgelegt. Das System ist daraufhin optimiert, dass der Turbulenzgrad bei maximaler Geschwindigkeit von 50 m/s unter 0,6 % liegt, gemessen über 50 % des Querschnitts.
In der Beruhigungskammer befinden sich Honeycombs (Wabengleichrichter), die Drall und Schrägströmungen ausrichten. Diese erfüllen die strengen Anforderungen an das Längen-Durchmesser-Verhältnis, welches 8,4 beträgt (80 mm Länge und 9,5 mm freier Durchmesser).
Darauf folgen mindestens drei Siebe aus gespanntem Edelstahldrahtgewebe, die zur weiteren Glättung der Strömung beitragen. Um Strömungsstörungen durch Stabilisierungsrahmen zu vermeiden, ist jedes Sieb als durchgängiges Einzelstück ausgeführt, ohne dass physikalische Hindernisse den freien Querschnitt stören. Die Siebspannung liegt dabei typischerweise zwischen 30 N/cm und 40 N/cm und übertrifft die Mindestanforderung von 20 N/cm.
Anschließend durchläuft die Luft eine strömungstechnisch geformte Düse, die die Strömung beschleunigt. Die Übergänge zwischen den Baugruppen sind optimiert gestaltet – insbesondere zwischen Gleichrichter, Düse und Diffusor – sodass dünne Randschichten entstehen und Strömungsabrisse vermieden werden. Ein wesentlicher Bestandteil der Strömungsqualität ist die Ventilatorbaugruppe, deren Blattschaufelkonfiguration und Einstellung auf die geplanten Betriebsbedingungen abgestimmt werden.
Der Windkanal nutzt ein Kontraktionsverhältnis von 2,78. Dieser Wert liegt über der geforderten Spezifikation von 2,5 und dient der Strömungsqualität sowie der effektiven Reduzierung des Turbulenzgrades.
Optional kann der WT389 mit einem integrierten Turbulenzmesssystem ausgestattet werden. Es ist direkt mit der Steuerung verbunden und ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung des Turbulenzgrads im Betrieb. Damit lassen sich Eigenschwingungen des Kanals oder Interaktionen mit Modellen frühzeitig erkennen und analysieren.
- Antriebskonzept und Messung
Das Antriebskonzept des WT389 basiert auf einem axialen Ventilator, der typischerweise schwingungsentkoppelt montiert wird. Die Ansteuerung des Ventilators erfolgt über eine frequenzgeregelte Leistungselektronik, die eine stufenlose Regelung des Luftstroms ermöglicht.
Die integrierten Netzfilter und Netzdrosseln schützen sensible Umgebungen, insbesondere bei der Nutzung empfindlicher Messtechnik. Sie verhindern elektrische Rückkopplungen in das Versorgungsnetz und minimieren so mögliche Störungen.
Das Antriebssystem ist direkt mit der Steuerungseinheit verbunden, die sowohl die Vorgabe als auch die Regelung der Strömungsgeschwindigkeit übernimmt. Die Steuerung kann über ein Touchdisplay lokal bedient werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit zur Fernsteuerung über eine entsprechende Softwarelösung.
Für Anwendungen, die niedrige Geschwindigkeiten erfordern, ist der Windkanal mit einer Low-Speed-Option ausgestattet, die Geschwindigkeiten zwischen 1 m/s und 4 m/s realisiert. Die präzise Steuerung in diesem Bereich wird durch die Installation von Tachometern am Ventilator unterstützt.
Alternativ kann der WT389 auch ohne die Steuerungseinheit betrieben werden. In der einfachsten Ausführung erfolgt die Regelung direkt über die Leistungselektronik. Dabei steht dem Nutzer eine analoge 0–10 V-Schnittstelle zur Verfügung, die entweder mit einem Potentiometer oder über eine externe kundenseitige Steuerung angesteuert werden kann. Diese Variante eignet sich insbesondere für einfache Prüfstände oder wenn eine Einbindung in vorhandene Regeltechnik vorgesehen ist.
- Steuerung, Regelung und Software
Die Steuerung visualisiert kontinuierlich alle relevanten Betriebsdaten, einschließlich Windgeschwindigkeit, Temperatur, barometrischer Druck, Luftfeuchtigkeit, Reynolds-Zahl und Turbulenzintensität.
Das integrierte Sensorsystem zur Geschwindigkeitskontrolle und -messung umfasst einen barometrischen Drucksensor, einen Temperatursensor sowie zwei differentielle Drucksensoren für das Pitot-Rohr, um den gesamten Geschwindigkeitsbereich präzise abzudecken. Die Bestimmung der Windgeschwindigkeit erfolgt mit einer Genauigkeit von ±1 % des Messwertes im relevanten Geschwindigkeitsbereich von 10 m/s bis 50 m/s. Zur Überwachung der Strömungshomogenität sind zusätzlich sechs symmetrisch verteilte Prandtl-Rohre am Düsenausgang installiert.
Die mitgelieferte Software unterstützt die simultane Protokollierung (Logging) aller Systemparameter. Dies beinhaltet Windkanaldaten (Geschwindigkeit, Temperatur, barometrischer Druck, Luftfeuchtigkeit), Traverse-Positionen, Druckscanner-Werte und Daten der 6-Achsen-Waage, wodurch ein vollständiger Systemstatus erfasst werden kann. Weiterhin ist die Software zur Durchführung vollautomatisierter Messkampagnen befähigt; dies umfasst die Programmierung von Geschwindigkeitsrampen, die Einstellung der Traverse-Positionen, die individuelle Messung der Druckkanäle und die Definition der Protokollierungszeiten.
- Integrierte Messtechnik und Ausrüstung im Detail
Der WT389 verfügt über eine umfangreiche integrierte Ausrüstung zur Durchführung aerodynamischer Messungen:
• 6-Komponenten-Waage: Eine aerodynamische Waage mit sechs Freiheitsgraden für Kräfte und Momente ist integriert. Sie erfüllt die Anforderungen an die maximale Belastbarkeit (z. B. F_x, F_y: 100 N; F_z: 200 N und M_x, M_y, M_z: 10 Nm) und garantiert eine Präzision von ±0,5 % des Skalenendwerts.
• Druckscanner: Ein 24-Kanal-Druckscanner wird geliefert. Dieser ermöglicht es dem Nutzer, für jeden Kanal unterschiedliche Druckbereiche zu wählen, um Messungen unter variierenden Bedingungen durchzuführen. Die verfügbaren Druckbereiche sind 0,5 kPa, 1,25 kPa, 2,5 kPa, 7,5 kPa und 15 kPa.
• Traverse-Systeme:
◦ Ein externes 3D Traverse System ist vorgesehen, mit einem Messbereich von 1200 mm × 1200 mm × 900 mm.
◦ Ein internes 2D Traverse System mit einem Messbereich von 700 mm horizontal und 400 mm vertikal wird ebenfalls geliefert.
◦ Beide Systeme basieren auf Präzisionsachsen und weisen eine Wiederholgenauigkeit der Position von ±0,5 mm auf.
• Strömungsvisualisierung: Ein professionelles, handheld Nebelerzeugungssystem wird mitgeliefert. Dieses System besitzt einen Düsendurchmesser von 2 mm und eine Heizleistung von mindestens 800 W und ist für den Einsatz bei voller Windgeschwindigkeit geeignet.
Zubehör
Achtung! Ggf. abgebildete Leistungselektronik und Windkanalsteuerung sind nicht im Verkaufspreis enthalten und müssen separat erworben werden!