DE102010060932B4 - Wind Tunnel with turning vanes - Google Patents

Wind Tunnel with turning vanes

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DE102010060932B4
DE102010060932B4 DE201010060932 DE102010060932A DE102010060932B4 DE 102010060932 B4 DE102010060932 B4 DE 102010060932B4 DE 201010060932 DE201010060932 DE 201010060932 DE 102010060932 A DE102010060932 A DE 102010060932A DE 102010060932 B4 DE102010060932 B4 DE 102010060932B4
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wind tunnel
blade profiles
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deflecting
sound
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DE201010060932
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Dr. Bergmann Andreas
Stefan Melber-Wilkending
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Deutsches Zentrum fur Luft- und Raumfahrt eV
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Deutsches Zentrum fur Luft- und Raumfahrt eV
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING STRUCTURES OR APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M9/00Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
    • G01M9/02Wind tunnels
    • G01M9/04Details

Abstract

Windkanal (1) mit einer Messstrecke und mit einer geschlossenen, mindestens eine Umlenkecke (4–7) und ein Gebläse aufweisenden Stromrückführungsröhre (2), wobei in der mindestens einen Umlenkecke (4–7) eine Schalldämpferkulisse (12–15) angeordnet ist, die Schaufelprofile (16–19) mit schallweichen Profiloberflächen (30) aufweist, Wind tunnel (1) with a measurement section and having a closed, at least one deflecting corner (4-7) and a blower having current feedback tube (2), wherein in the at least one deflecting corner (4-7) a sound-damping structure (12-15) is arranged, the blade profiles (16-19) with sound-soft profile surfaces (30),
– wobei Profilquerschnittsflächen der Schaufelprofile (16–19) in Anströmrichtung (21) zu mehr als 50% vor einer Winkelhalbierenden (24) der Umlenkecke (4–7) angeordnet sind, - wherein the profile cross-sectional areas of the blade profiles (16-19) in the flow direction (21) to more than 50% before a bisector (24) of the deflecting corner (4-7) being arranged,
– wobei mittlere Krümmungen (K) von Skelettlinien (25) der Schaufelprofile (16–19) in Anströmrichtung (21) vor der Winkelhalbierenden (24) um mindestens 10% größer als mittlere Krümmungen (K) der stetig gekrümmten Skelettlinien (25) der Schaufelprofile (16–19) in Anströmrichtung (21) hinter der Winkelhalbierenden (24) sind und - with mean curvature (K) of skeleton lines (25) of the blade profiles (16-19) in the flow direction (21) in front of the bisector (24) by at least 10% greater than average curvature (K) of the continuously curved skeleton line (25) of the blade profiles (16-19) are behind the bisector (24) in the flow direction (21) and
– Winkel (27) zwischen einem Verlauf der Stromrückführungsröhre (2) und Skelettlinien (25) an Vorderkanten (26) der Schaufelprofile (16–19) mindestens 5° betragen, - angle (27) between a profile of the current recirculation tube (2) and skeleton lines (25) of at least 5 ° at the leading edge (26) of the blade profiles (16-19),
dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchtritt von Schall (29) zwischen zwei benachbarten Schaufelprofilen (16–19) unabhängig von einer Schallausbreitungsrichtung (28) eine Mehrfachreflexion an den schallweichen Profiloberflächen (30) der Schaufelprofile (16–19) erfolgt. characterized in that at the passage of sound (29) takes place between two adjacent blade sections (16-19) independent of a direction of sound propagation (28), a multiple reflection at the acoustic impedance profile surfaces (30) of the blade profiles (16-19).

Description

  • TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
  • Die Erfindung betrifft einen Windkanal mit einer Messstrecke und mit einer geschlossenen, mindestens eine Umlenkecke und ein Gebläse aufweisenden Stromrückführungsröhre, wobei in der mindestens einen Umlenkecke eine Schalldämpferkulisse angeordnet ist, die Schaufelprofile mit schallweichen Profiloberflächen aufweist. The invention relates to a wind tunnel with a measuring section and a closed, at least one deflecting corner and a fan having current feedback tube, wherein a sound-damping is arranged in the at least one deflecting corner having blade sections with sound-absorbent profile surfaces.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung einen Windkanal, in dem akustische Untersuchungen an in die Messstrecke eingebrachten Modellen möglich sind und der entsprechend im Betrieb selbst ausreichend leise ist. In particular, the invention relates to a wind tunnel, in which acoustic investigations in the measuring section introduced models are possible and which is sufficiently soft such in the business himself. Ein derartiger Windkanal wird auch als aeroakustischer Windkanal bezeichnet. Such a wind tunnel is also called aero-acoustic wind tunnel.
  • Eine zwischen einer Düse an einem Ende und einem Diffusor am anderen Ende der Stromrückführungsröhre angeordnete Messstrecke des Windkanals kann offen oder geschlossen, dh seitlich begrenzt, sein. Disposed between a nozzle on one end and a diffuser at the other end of the current return tube test section of the wind tunnel, can be open or closed, that is delimited laterally.
  • STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
  • Getrieben von den Anforderungen aus Industrie und Forschung sind in jüngerer Zeit viele neue aeroakustische Windkanäle gebaut bzw. ältere Windkanäle zu aeroakustischen Windkanälen aufgewertet worden. Driven many new aero-acoustic wind tunnels are built on the requirements of industry and research in recent years and has been upgraded to aero-acoustic wind tunnels older wind tunnels. Einen Überblick dazu gibt E. Duell [1]. An overview of these is E. duel [1]. Bei dem Kanalentwurf steht im Allgemeinen die Forderung nach einem extrem niedrigen Geräuschpegel in der Messstrecke der Forderung nach sehr guter aerodynamischer Leistung, beschrieben durch Strömungsgeschwindigkeit, Messstreckengröße und Strömungsqualität, entgegen. The channel design is generally the demand for an extremely low noise level in the measurement path of the demand for very good aerodynamic performance, described by flow rate measurement section size and quality of flow, contrary. Dem Strömungsverlust in der Stromrückführungsröhre kommt dabei eine große Bedeutung zu. The flow loss in the current return tube plays a great importance. Das Gebläse, die größte Schallquelle im Kanalkreislauf, muss bei geringen Verlusten weniger leisten und Drehzahl und Leistungsbedarf, maßgeblich für die Lärmentwicklung, können gesenkt werden. The fan, the largest source of sound in the channel circuit with low losses must do less and speed and power requirements, relevant for noise, can be reduced. Um den verbleibenden Lärmpegel über der Messstrecke weiter zu senken, werden in lufttechnischen Anlagen meist Kulissenschalldämpfer in die geraden Abschnitte der Stromrückführungsröhre eingebaut, die ihrerseits wiederum viel Versperrung und damit einen großen Druckverlust aufweisen. To reduce the remaining noise level over the measuring section further splitter attenuators are installed in the straight sections of the current return tube in ventilation systems often, which in turn have much obstruction and therefore a large pressure loss. Eine bessere Methode ist die Ausbildung der Umlenkecken als Schalldämpfer, weil sich damit die Dämpfung gegenüber geraden Schalldämpferkulissen bei gleicher Kulissenanzahl erhöht. A better method is the training of turning vanes as a silencer, because this increases the attenuation versus straight silencers at the same setting number. Dabei ist der Absorptionsgrad von der Frequenzhöhe abhängig. Here, the degree of absorption of the frequency height depends. Hohe Frequenzen werden besser bedampft als tiefe Frequenzen. High frequencies are better steamed than low frequencies. Auch Frequenzen, bei denen Durchstrahlung der Kulissen im geraden Schalldämpfer stattfindet, können in Umlenkecken gedämpft werden, vgl. Also, frequencies at which irradiation of the scenes takes place in the straight silencer can be attenuated in turning vanes, see FIG. [2]. [2]. Während für die Absorption höherer Frequenzen eher die Anzahl der Reflexionen an bedämpften, nicht schallharten Wänden entscheidend ist, sind für tiefere Frequenzen eher die Stärke und die Länge des absorbierenden Materials maßgeblich. While for the absorption of higher frequencies, the number of reflections at the damped not reverberant walls is more critical, rather the strength and the length of the absorbent material are decisive for lower frequencies.
  • Vielfach wurden bereits bekannte Umlenkschaufelgeometrien mit Absorptionsmaterial geeigneter Stärke beschichtet und zur Erzielung genügender Lauflänge mit tangential auslaufenden geraden Stücken an Vorder- und Hinterkanten versehen. In many cases, known Umlenkschaufelgeometrien have already been coated with absorbent material of suitable strength and is provided to attain sufficient running length with tangential outgoing straight parts of the front and rear edges. So wurden beispielsweise die nach Kröber [3] ausgelegten Schaufelgitter im FKFS in Stuttgart ergänzt, vgl. Thus designed by Kroeber [3] blade cascade were supplemented for example in FKFS in Stuttgart, see. [4]. [4]. Die Umlenkschaufeln des DNW-LLF in Emmeloord, deren Druckseite mit schallabsorbierendem Material aufgedickt wurde, vgl. The turning vanes of the DNW-LLF in Emmeloord, the pressure side was thickened with sound-absorbing material, see. [5], basieren auf einer Arbeit von Zwaaneveld [6]. [5], based on a work by Zwaaneveld [6]. Die Geometrie besteht dabei aus Viertelkreissegmenten, an die gerade Stücke angeschlossen sind. The geometry consists of a quarter circle segments, the straight pieces are connected. Solche Umlenkschaufeln weisen ein Schalldurchgangsdämpfungsmaß von maximal 10–15 dB auf. Such guide vanes have a Schalldurchgangsdämpfungsmaß to a maximum of 10 to 15 dB. Dabei nutzt man den Umstand, dass in der Eckendiagonalen mehr Raum für Dämpfungsvolumen zur Verfügung steht, ohne die Versperrung der Ecke zu erhöhen. One uses the fact that in the corner diagonal more space is available for damping volume without increasing the obstruction of the corner. Größere Dämpfungswerte können erreicht werden, wenn Profildicke und Profillänge vergrößert werden. Greater damping values ​​can be achieved if profile thickness and profile length can be increased. Dabei werden zur besseren Baubarkeit die einfachen Grundformen Viertelkreis und Gerade im Allgemeinen beibehalten und die Radien so gewählt, dass die durchströmten Kanäle in den Umlenkgittern konstanten Querschnitt behalten oder leicht expandieren, vgl. Here, for better constructability the simple forms quadrant and maintained straight in general and the radii chosen so that the flow-through channels remain constant cross-section in the Umlenkgittern or slightly expand, see. [7]. [7]. Diesen Entwürfen ist gemein, dass die Profilkonturen an den Übergängen von Kreisbogen an Gerade jeweils aerodynamisch sehr ungünstig wirkende Krümmungssprünge aufweisen. These designs have in common that the profile contours have at the transitions from arc to precisely each aerodynamically very unfavorable acting sudden changes in curvature. Die Strömungsverluste sind deshalb relativ hoch, und das abströmende Strömungsfeld hinter den Schaufelgittern ist relativ ungleichförmig. The flow losses are relatively high therefore, and the effluent flow field behind the cascades is relatively uneven. Um die durch die geforderte große Schaufeldicke steigende Kanalversperrung nicht zu groß werden zu lassen, ist die maximale Anzahl der Umlenkprofile pro Umlenkecke in aeroakustischen Windkanälen kleiner als in aerodynamischen Windkanälen. In order to prevent the rising by the required large blade thickness Kanalversperrung be too large, the maximum number of Umlenkprofile per deflecting corner is smaller in aero-acoustic wind tunnels than in aerodynamic wind tunnels. Die aerodynamische Belastung einer Schaufel steigt dadurch vergleichsweise an. The aerodynamic load on a bucket by comparatively increases.
  • Die Gefahr der Strömungsablösung wird dadurch vergrößert. The risk of flow detachment is thereby increased. Sehr gute akustische Dämpfung wird im Audi-Kanal mit Verwendung von diagonal angestellten und mit Leitblechen an Ein- und Austritt versehenen Kulissenschalldämpfern erzielt, vgl. Very good acoustic attenuation is achieved in the Audi channel with use of diagonal employed and baffled at the inlet and outlet baffle silencers, see FIG. [8], die allerdings aerodynamisch relativ viel Widerstand erzeugen. [8] However, the aerodynamically relatively generate much resistance. Ein Vorschlag mit aerodynamisch besserem Design wurde von DA Sarup [9] vorgelegt. A proposal with aerodynamically better design was submitted by DA Sarup [9]. Die Profilsehne dieser Geometrie ist so ausgebildet, dass An- und Abstromrichtung tangential zur Vorder- und Hinterkante verlaufen. The chord of this geometry is designed so that check-in and downstream direction tangential to the front and rear edges. Der durchströmte Kanal ist dabei wieder in seinem Querschnitt nahezu unverändert. The flow-through channel is again virtually unchanged in its cross section. Alle bisherigen Ausführungen haben die Eigenschaft, dass hochfrequente, geradlinig verlaufende einfallende Schallwellen mit nur sehr wenigen Reflexionen an den Schaufelwänden an der Gitterhinterkante wieder austreten können. All previous versions have the property that high-frequency, rectilinear incident sound waves can re-emerge at the blade walls at the trailing edge grid with very few reflections. Die Umlenkgitter können damit relativ leicht durchstrahlt werden. The deflector can thus be relatively light shines through. Durch die große Rücklage der stärksten Profilwölbung ist zusätzlich die maximale aerodynamische Belastung pro Schaufelprofil limitiert. Due to the large reserves of the strongest profile curvature, the maximum aerodynamic load per blade profile is also limited.
  • Die Forderung nach einem hohen Schalldurchgangsdämpfungsmaß innerhalb der Stromrückführungsröhre bedingt den Einbau von Schalldämpferkulissen mit entsprechend den Anforderungen mehr oder weniger viel Wandstärke und damit viel Versperrung. The demand for a high Schalldurchgangsdämpfungsmaß within the current return tube requires the installation of silencers with the requirements according to more or less a lot of wall thickness and thus much obstruction. Durch diese Versperrung wird die Strömung zunächst lokal stark beschleunigt und bei deren Austritt wieder stark verzögert. By this obstruction the flow is initially strongly accelerated locally and strongly delayed again at the outlet. Hohe aerodynamische Verluste sind die Folge, die ihrerseits wieder ein leistungsfähiges und damit lauteres Windkanalgebläse erfordern. High aerodynamic losses are the result, in turn, require a powerful and louder the wind tunnel fan. Der Forderung nach möglichst viel absorbierendem Volumen in der Stromrückführungsröhre steht die Forderung nach aerodynamisch möglichst effizient gestalteten Geometrien entgegen. The demand for as much as possible absorbing volume in the current return tube is contrary to the demand for aerodynamically designed as efficiently as possible geometries. Darüber hinaus treten bei der Verwendung geometrisch einfacher Berandungsgeometrien zur Darstellung der umströmten Profilkontur Sprünge in der Kurvenkrümmung auf (die zweite Ableitung der Profilkontur ist unstetig) und das begünstigt Strömungsablösung und führt damit ebenfalls zu hohen aerodynamischen Verlusten und zur Beeinträchtigung der Strömungsqualität in der Messstrecke. Moreover occur when using simple geometric boundary shapes to represent the airfoils profile contour discontinuities in the curve curvature (second derivative of the profile contour is discontinuous), and which promotes flow separation, and thus also leads to high aerodynamic losses and impairment of the quality of flow in the measuring section. Weiterhin können einfach zu realisierende Geometrien, die aus Kreisbögen und Gerade bestehen, von bestimmten einfallenden Strahlenbündeln mit nur sehr wenigen Wandreflexionen durchstrahlt werden. Furthermore, simply to realize geometries consisting of circular arcs and straight, are irradiated by certain incident beams with very few wall reflections. Der akustische Wirkungsgrad wird dadurch beeinträchtigt. The acoustic efficiency may be adversely affected.
  • Ein bekannter Windkanal ist der Windkanal DNW-NWB in der Konfiguration, wie ihn die Stiftung DNW (www.dnw.aero) bislang in Braunschweig betrieben hat. A well-known wind tunnel is the wind tunnel DNW-NWB in the configuration, such as the DNW (www.dnw.aero) Foundation has operated in Braunschweig him. Bei diesem Windkanal mit geschlossener Stromrückführungsröhre nach Göttinger Bauart weist die Stromrückführungsröhre vier Umlenkecken auf, in denen jeweils ein aerodynamisches Umlenkgitter aus Schaufelprofilen mit schallharten Oberflächen angeordnet ist. In this wind tunnel with a closed current return tube according Göttinger type, the current return tube has four turning vanes, each of which is arranged in an aerodynamic deflector of blade profiles with sound hard surfaces. Das Gebläse ist von der Messstrecke aus gesehen zwischen der zweiten und dritten Umlenkecke angeordnet. The blower is disposed seen from the measurement path from between the second and third deflecting corner.
  • Bei einem aeroakustischen Windkanal, der aus der In an aero-acoustic wind tunnel, which from the EP 0 905 499 A2 EP 0905499 A2 bekannt ist, weisen Schaufelprofile in den Umlenkecken schallweiche Profiloberflächen auf. is known blade profiles have in the turning vanes sound soft profile surfaces. Hierdurch erhalten die Umlenkecken die Doppelfunktion der Stromumlenkung und Schalldämpfung. Thereby, the turning vanes get the dual function of the current deflection and sound attenuation.
  • Ein aeroakustischer Windkanal mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 ist aus Gelder, TF et al. An aero acoustic wind tunnel with the features of the preamble of independent claim 1 is known from money, TF et al. ”Wind Tunnel Turning Vanes of Modern Design” in: NASA Technical Memorandum 87/46 AIAA-86-0044; "Wind tunnel turning vanes of Modern Design" in NASA Technical Memorandum 87/46 AIAA-86-0044; Seite 1–22; Page 1-22; Prepared for the Twenty-fourth Aerospace Sciences Meeting, Reno, Nevada, January 6–8, 1986 bekannt. Prepared for the Twenty-fourth Aerospace Sciences Meeting, Reno, Nevada, January 6-8, 1986 known. Hier weisen die Schaufelprofile innerhalb jeder Umlenkecke gleiche Sehnenlängen und gleiche, relativ große Abstände untereinander auf. Here have the blade profiles within each deflecting corner same chord lengths and the same, relatively large distances between them.
  • Aus der From the GB 2 267 359 A GB 2267359 A sind Dämpfungseinsätze für Umlenkecken in einer Gasleitung bekannt, wobei Kanalweiten zwischen benachbarten Einsätzen vom Innenradius zum Außenradius der Umlenkecke zunehmen. are damping inserts for turning vanes in a gas pipe is known, with channel lengths between adjacent inserts increase from the inner radius to the outer radius of the deflecting corner. In derselben Richtung nimmt auch die Sehnenlänge der Einsätze derart zu, dass diese in einer senkrecht zur Anströmung verlaufenden Ebene beginnen und enden. In the same direction, the chord length of the inserts increases in such a way that they start in a direction perpendicular to the inflow plane and end.
  • Aus der From the US 2009/0277263 A1 US 2009/0277263 A1 ist ein aerodynamischer Windkanal bekannt, bei dem eine erste Umlenkecke hinter der Messstrecke einen Umlenkwinkel von 60° aufweist. is known an aerodynamic wind tunnel, wherein a first deflecting corner behind the measuring section comprises a deflection angle of 60 °. Eine folgende Umlenkecke ist aus zwei Teilumlenkungen von jeweils 60° zusammengesetzt. A subsequent deflecting corner is composed of two partial deflections of 60 °. Vor der Messstrecke folgen drei solche Teilumlenkungen von 60° direkt aufeinander. Before the test section is followed by three such partial deflections of 60 ° to each other directly.
  • Bei einem aus ”Modifications to the 4 × 7 Meter Tunnel for Acoustic Research” NASA Contractor Report 178079, March 1986, Seite 28–30 und 64–73 bekannten aerodynamischen Windkanal weisen vier Umlenkecken jeweils einen Umlenkwinkel von 90° auf, und Profilquerschnittsflächen von Schaufelprofilen von in den Umlenkecken angeordneten Schalldämpferkulissen sind an ihrem Innenumfang wie an ihrem Außenumfang durch Kreisbogensegmente begrenzt. In one of "Modifications to the 4 x 7 meter tunnel for Acoustic Research" NASA Contractor Report 178079, March 1986, pages 28-30 and 64-73 known aerodynamic wind tunnel have four turning vanes each having a deflection angle of 90 °, and profile cross-sectional areas of blade profiles arranged in the turning vanes silencers is limited at its inner periphery as at their outer periphery by circular arc segments.
  • Aus der From the DE 198 22 713 A1 DE 198 22 713 A1 ist ein aerodynamischer Windkanal bekannt, bei dem eine zweite Umlenkecke hinter der Messstrecke mit einem Winkelschalldämpfer ausgestattet ist. is known an aerodynamic wind tunnel, wherein a second deflecting corner is provided behind the measuring section with an angle silencer. Dieser besteht aus relativ dünnen Schalldämmelementen, z. This consists of relatively thin sound insulation elements, z. B. porösem Absorptionsmaterial mit Lochblechabdeckung, welche die Umlenkecke in mehrere Krümmerkanäle aufteilen, deren Abmessungen in der Ebene, in welcher die Umlenkung stattfindet, klein sind gegenüber der Höhe des Umlenkeckenquerschnitts. B. porous absorbent material with perforated cover, which divide the deflecting corner in several Krümmerkanäle whose dimensions in the plane in which the deflection takes place, are small compared with the height of the Umlenkeckenquerschnitts. Die Breite der zwischen den Schalldämmelementen liegenden Krümmerkanäle nimmt vom Innenradius zum Außenradius der Umlenkecke zut, sodass das Verhältnis der Länge zur Breite des jeweiligen Kanals für alle Krümmer gleich sein kann. The width of the Krümmerkanäle lying between the sound insulation elements takes zut from the inner radius to the outer radius of the deflecting corner, so that the ratio of length to width of the respective channel for all the manifold may be the same. Das Verhältnis kann auch von innen nach außen etwas größer werden, um dadurch den Einfluss des von innen nach außen zunehmenden hydraulischen Durchmessers auf den Druckverlust der einzelnen Krümmerkanäle auszugleichen und auf diese Weise die Umlenkecke in Krümmerkanäle aufzuteilen, die ziemlich genau alle den gleichen Druckverlust aufweisen. The ratio may be slightly larger from the inside to the outside, to thereby compensate for the influence of the increasing from the inside hydraulic diameter of the pressure loss of the individual Krümmerkanäle and allocated in this way, the deflecting corner in Krümmerkanäle which have pretty much all the same pressure loss.
  • AUFGABE DER ERFINDUNG OBJECT OF THE INVENTION
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Windkanal mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 aufzuzeigen, bei dem die akustische Bedämpfung in der Stromrückführungsröhre weiter verbessert ist. The object underlying the invention is to disclose a wind tunnel with the features of the preamble of independent claim 1, wherein the acoustic damping is further improved in the current return tube.
  • LÖSUNG SOLUTION
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Windkanal mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. The object of the invention is solved by a wind tunnel with the features of independent claim 1. Bevorzugte Ausführungsformen des neuen Windkanals sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert. Preferred embodiments of the novel wind tunnel are defined in the dependent claims.
  • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DESCRIPTION OF THE INVENTION
  • Kern der Erfindung ist eine spezielle Gestaltung und Anordnung der Schaufelprofile der Schalldämpferkulissen in den Umlenkecken des erfindungsgemäßen Windkanals. Essence of the invention is a special design and arrangement of the blade profiles of the silencers in the turning vanes of the wind tunnel according to the invention. Dabei werden vorzugsweise mehrere der Merkmale verwirklicht, die nachfolgende im Einzelnen dargestellt werden. Preferably more of the features can be realized, which are illustrated below in detail. Die Reihenfolge der Darstellung entspricht dabei der Wertigkeit dieser Merkmale nach ihrer akustischen und aerodynamischen Beurteilung hinsichtlich des erzielten Ergebnisses einer hohen akustischen Bedämpfung ohne aerodynamische Beeinträchtigung. The order of presentation corresponds to the valence of these features according to their acoustic and aerodynamic judgment as to the obtained result of a high acoustic damping without aerodynamic disturbance. Diese Reihenfolge spiegelt sich auch in der Abfolge der Patentansprüche wider. This sequence is also reflected in the sequence of the claims. Eine optimale Gestaltung der Schalldämpferkulissen in den Umlenkecken der Stromrückführungsröhre wird bei Verwirklichung aller hier geschilderten Merkmale erreicht. An optimal design of the silencers in the turning vanes of the current return tube is achieved at achieving all the features described here.
  • Profilquerschnittsflächen der Schaufelprofile sind in Anströmrichtung zu mehr als der Hälfte, vorzugsweise zu mindestens 52%, vor einer Winkelhalbierenden der jeweiligen Umlenkecke angeordnet. Profile cross-sectional areas of the blade profiles are in the inflow direction to more than half, preferably arranged to be at least 52%, in an angle bisector of the respective deflecting corner. Die für dieses Merkmal als Bezug dienende Winkelhalbierende der Umlenkecke kann auch als Eckendiagonale bezeichnet werden. The serving of this feature as a reference bisecting the deflecting corner may be referred to as a corner diagonal. Die Teilfläche der Profilquerschnittsfläche jedes Schaufelprofils vor der Winkelhalbierenden ist größer als die Teilfläche seiner Profilquerschnittsfläche hinter der Winkelhalbierenden. The partial area of ​​the profile cross-sectional area of ​​each blade profile in front of the bisector is larger than the partial surface of its profile cross-sectional area behind the bisector. Dies führt zu einem vergleichsweise moderaten und aerodynamisch günstigen Druckanstieg zur Profilhinterkante der Schaufelprofile und lässt verglichen mit bisherigen Schaufelprofilen deutlich höhere aerodynamische Belastungen der Schaufeln zu. This leads to a comparatively moderate and aerodynamically favorable increase in pressure trailing edge of the blade profiles and can be compared with previous blade profiles significantly higher aerodynamic loads of the blades. Schaufelprofile von Schalldämpferkulissen in Umlenkecken von Windkanälen nach dem Stand der Technik sind bezüglich der Winkelhalbierenden der jeweiligen Umlenkecke so angeordnet, dass der Anteil der Profilquerschnittsfläche vor der Winkelhalbierenden kleiner ist als der Anteil der Profilquerschnittsfläche hinter der Winkelhalbierenden. Blade profiles of silencers in turning vanes of wind tunnels of the prior art, the angle bisector of the respective deflecting corner are positioned with respect to that of the portion of the profile cross-section area in front of the bisector is less than the proportion of the profile cross-sectional area behind the bisector.
  • Mittlere Krümmungen von Schaufelskelettlinien der Schaufelprofile sind in Anströmrichtung vor der Winkelhalbierenden größer, vorzugsweise um mindestens 10% größer, als mittlere Krümmungen der stetig gekrümmten Skelettlinien der Schaufelprofile in Anströmrichtung hinter der Winkelhalbierenden der jeweiligen Umlenkecke. Mean curves of blade skeleton line of the blade profiles are in the flow direction before the bisector greater, preferably greater by at least 10%, as the average curvatures of the continuously curved skeleton line of the blade profiles in the flow direction behind the bisector of the respective deflecting corner. Die konsequente Anwendung dieses Designmerkmals führt zu Hockeyschläger-ähnlichen Schaufelprofilen. The consistent application of this design feature results in hockey stick-like blade profiles. Dabei ist die Krümmung der Skelettlinien stetig, aber nicht konstant. The curvature of the skeleton line is continuous, but not constant. Bislang gebräuchliche Schaufelprofile weisen, wie bereits ausgeführt, konstante Krümmungen im Bereich der Eckendiagonalen und daran anschließend einen geraden Bereich mit einem dazwischen liegenden Krümmungssprung auf. Until now conventional blade profiles have, as already stated, constant curvatures in the region of the corner diagonal, and thereafter a straight portion with an intermediate curvature jump on.
  • Vorzugsweise sind die mittleren Krümmungen der Skelettlinien der Schaufelprofile in Anströmrichtung vor der Winkelhalbierenden sogar um mindestens 20% größer als die mittleren Krümmungen der Skelettlinien der Schaufelprofile in Anströmrichtung hinter der Winkelhalbierenden. Preferably, the average curvatures of the skeleton line of the blade profiles in the flow direction in front of the bisector are even at least 20% greater than the average curvatures of the skeleton line of the blade profiles in the flow direction behind the bisector.
  • Winkel zwischen einem Verlauf der Stromrückführungsröhre bzw. dem daraus resultierenden Verlauf der Anströmung der Schalldämpferkulisse in der jeweiligen Umlenkecke und den Skelettlinien an Vorderkanten der Schaufelprofile betragen mindestens 5°. Angle between a course of the current return tube or the resulting course of the flow against the sound-damping structure in the respective deflecting corner and the skeleton lines at the leading edge of the blade profiles of at least 5 °. Vorzugsweise liegen diese Winkel in einem Bereich von 10–20°. Preferably, these angles are in a range of 10-20 °. In jedem Fall sind diese Winkel deutlich von null verschieden. In any case, these angles are significantly different from zero. Damit verlaufen die Skelettlinien am Eintritt der Strömung in die Schalldämpferkulissen nicht parallel zur Anströmung. So that the mean lines are not parallel to the incident flow at the inlet of the flow in the silencers. Demgegenüber weisen die Schaufelprofile von bekannten Schalldämpferkulissen in Umlenkecken von Windkanälen nur sehr moderate, vorzugsweise negative Eintrittswinkel im Bereich von 0–3° auf. In contrast, known silencers in turning vanes of wind tunnels have the blade profiles only very moderate, preferably negative entry angle in the range of 0-3 °. Durch den erfindungsgemäß höheren Eintrittswinkel ergeben sich in Verbindung mit den voranstehend erläuterten erfindungsgemäßen Merkmalen Schaufelprofile, welche sich durch eine hohe aerodynamische Last im Nasenbereich und eine am restlichen Schaufelprofil moderate aerodynamische Last auszeichnen. By the present invention higher entrance angles are obtained in conjunction with the above-explained inventive features blade profiles, which are distinguished by a high aerodynamic load in the nose area and a moderate at the remaining airfoil aerodynamic load. Der Druckanstieg zur Hinterkante verläuft vergleichsweise flach. The increase in pressure to the trailing edge extending comparatively flat. So wird der Einsatz von relativ dicken Profilen mit guten akustischen Dämpfungseigenschaften bei gleichzeitig strömungsmechanisch geringem Druckverlust ermöglicht. Thus, the use of relatively thick sections with good acoustic attenuation properties combined with a mechanical flow low pressure loss is possible.
  • Bei Durchtritt von Schall zwischen zwei benachbarten Schaufelprofilen erfolgt unabhängig von einer Schallausbreitungsrichtung eine Mehrfachreflexion an den Schaufelprofilen. When the passage of sound between two adjacent blade profiles independently of a sound propagation direction, a multiple reflection at the blade profiles is carried out. Dieses Merkmal basiert auf der Hockeyschläger-Ähnlichkeit der Schaufelprofile und ist Grundlage für eine hohe akustische Effizienz der hieraus aufgebauten Schalldämpferkulissen. This feature is based on the hockey stick similarity of the blade profiles and is the basis for a high acoustic efficiency therefrom built silencers. Bei bekannten Schalldämpferkulissen in Umlenkecken von Windkanälen besteht die Gefahr, dass Schall bestimmter Schallausbreitungsrichtung mit nur einer oder wenigen Reflexionen passieren kann. In known silencers in turning vanes of wind tunnels is a risk that certain sound sound propagation direction can happen with only one or a few reflections. Da aber bei jeder Reflexion die einfallende Schallwelle gedämpft wird, ist eine große Zahl von Reflexionen unbedingt wünschenswert. But since the incident sound waves are attenuated at each reflection, a large number of reflections is necessarily desirable.
  • Bei den in den Umlenkecken angeordneten Schalldämpferkulissen eines erfindungsgemäßen Windkanals nehmen Kanalweiten zwischen benachbarten Schaufelprofilen vom Innenradius zum Außenradius der Umlenkecke zu. The arrayed in the turning vanes silencers according to the invention of a wind tunnel channel widths increase between adjacent blade profiles from the inner radius to the outer radius of the deflecting corner. Die Zunahme wird idealerweise so abgestimmt, dass sich für alle Kanalweiten zwischen den Schaufelprofilen gleiche Verhältnisse zu den mittleren Krümmungsradien der ihnen benachbarten Schaufelprofile ergeben. The increase is ideally tuned so that arise for all the channel widths between the blade profiles same proportion to the mean curvature radii of the blade profiles adjacent to them. Die in den Umlenkecken bekannter Windkanäle angeordneten Schalldämpferkulissen mit Schaufelprofilen gleicher Sehnenlänge weisen einen konstanten Abstand der Schaufelprofile zueinander auf. The turning vanes are arranged in the known wind tunnels silencers with blade profiles same chord length have a constant spacing of the blade profiles to each other.
  • Der neue Windkanal umfasst typischerweise vier Umlenkecken, in denen jeweils eine Schalldämpferkulisse mit den bislang erläuterten Merkmalen angeordnet ist. The new wind tunnel typically comprises four turning vanes, in each of which a sound-damping structure with the previously described characteristics is arranged. Die in Anströmrichtung erste Umlenkecke hinter der Messstrecke kann dabei einen kleineren Umlenkwinkel als 90°, insbesondere von maximal 85° und vorzugsweise von maximal 80° aufweisen. The first in the direction of flow deflecting corner behind the measuring section can have a smaller turning angle than 90 °, in particular of at most 85 °, and preferably of at most 80 °. Diese erste Umlenkecke hinter der Messstrecke weist von allen Umlenkecken der Stromrückführungsröhre den geringsten Zuströmquerschnitt auf. This first deflecting corner behind the measuring section includes all of the turning vanes current return tube to the lowest inflow cross section. Da der Druckverlust neben der Profilformgebung vor allem von der lokalen Umströmungsgeschwindigkeit bestimmt wird, kommt einer guten aerodynamischen Auslegung der ersten Umlenkecke nach der Messstrecke daher besondere Bedeutung zu. Since the pressure loss is determined in addition to the profile shape, especially from the local Umströmungsgeschwindigkeit, comes a good aerodynamic configuration of the first deflecting corner after the measuring section of particular importance. Bekannte Windkanäle Göttinger Bauart weisen vier 90°-Umlenkecken auf. Known wind tunnels Göttingen design have four 90 ° -Umlenkecken. Indem die erste Umlenkecke einen geringeren Winkel als 90° aufweist, ist die aerodynamische Belastung und damit der für die Strömungsablösung schädliche starke Druckanstieg zur Profilhinterkante hin verringert. By the first deflecting corner has a smaller angle than 90 °, the aerodynamic loading and thus the harmful for the flow separation strong pressure increase to the profile rear edge is reduced down. Zusätzliche Übergeschwindigkeiten im Bereich der ersten Umlenkecke können damit gesenkt werden. Additional over-speeding in the first deflecting corner can thus be reduced. Hierdurch sinkt auch der Umströmungslärm deutlich, was unmittelbar weniger Lärm in der Messstrecke bedeutet. This also decreases the Umströmungslärm significantly, which means less noise in the measurement section immediately.
  • Der geringere Umlenkwinkel der ersten Umlenkecke wird vorzugsweise durch einen größeren Umlenkwinkel der ihr folgenden zweiten Umlenkecke kompensiert, so dass die erste und die zweite Umlenkecke hinter der Messstrecke zusammen einen Umlenkwinkel von 180° aufweisen. The reduced deflection angle of the first deflecting corner is preferably compensated for by a larger deflection of the following their second deflecting corner, so that the first and the second deflecting corner behind the measuring section together have a deflection angle of 180 °. Dies bedeutet insbesondere, dass für einen Umbau eines vorhandenen Windkanals gemäß den hier aufgezeigten Vorschriften nur die erste und die zweite Umlenkecke bezüglich ihres Umlenkwinkels geändert werden müssen. This means in particular that for a conversion of an existing wind tunnel in accordance with the provisions set forth herein only the first and second deflecting corner of its deflection angle to be changed with respect. Die dritte und die vierte Umlenkecke können weiterhin den im Stand der Technik üblichen Umlenkwinkel von 90° aufweisen. The third and the fourth deflecting corner can further comprise the usual in the prior art deflection angle of 90 °.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Advantageous further developments of the invention emerge from the patent claims, the description and the drawings. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the introductory description are merely exemplary and can come into effect alternatively or cumulatively without the benefits need to be achieved by embodiments of the invention. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Other features are the drawings - can be seen - in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components to one another and their relative arrangement and operative connection. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different patent claims is likewise deviating from the selected back-references of the claims and is hereby suggested. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. This also relates to features which are illustrated in separate drawings or are mentioned in their description. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. These features may also be combined with features of different claims. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen. Likewise, features listed in the claims for other embodiments of the invention may be omitted.
  • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN BRIEF DESCRIPTION OF FIGURES
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben. In the following the invention will be further explained with reference shown in the figures and described preferred embodiments.
  • 1 1 zeigt schematisch den aeroakustischen Windkanal DNW-NWB in Braunschweig nach seinem Umbau zur Umsetzung der vorliegenden Erfindung. schematically shows the aero-acoustic wind tunnel DNW-NWB in Braunschweig since its conversion to implement the present invention.
  • 2 2 zeigt die Verwirklichung von zwei Merkmalen des neuen Windkanals an einer Schalldämpferkulisse in einer Umlenkecke des Windkanals. shows the realization of two features of the new wind tunnel at a sound-damping structure in a deflecting corner of the wind tunnel.
  • 3 3 zeigt eine der Umlenkecke gemäß shows one of the deflecting corner pursuant 2 2 entsprechende Umlenkecke mit einer Schalldämpferkulisse nach dem Stand der Technik. corresponding deflecting corner with a sound-damping structure according to the prior art.
  • 4 4 gibt die Verteilung der Krümmungsradien bei einem Schaufelprofil der Schalldämpferkulisse gemäß is the distribution of the radii of curvature at a blade profile of the sound-damping structure according to 2 2 wieder. again.
  • 5 5 stellt demgegenüber die Verteilung der Krümmungsradien bei einem Schaufelprofil nach dem Stand der Technik dar. represents contrast, illustrates the distribution of the radii of curvature at a blade profile according to the prior art.
  • 6 6 illustriert in Graustufen die Geschwindigkeitsverteilung im Bereich einer Umlenkecke eines erfindungsgemäßen Windkanals. illustrated in shades of gray the velocity distribution in the region of a deflecting corner of a wind tunnel invention.
  • 7 7 illustriert in Graustufen die Geschwindigkeitsverteilung in einer Umlenkecke eines Windkanals nach dem Stand der Technik. illustrated in grayscale, the velocity distribution in a deflecting corner of a wind tunnel according to the prior art.
  • 8 8th erläutert die Mehrfachreflexion von Schallwellen durch zwei in zwei aufeinanderfolgenden Umlenkecken angeordnete Schalldämpferkulissen eines erfindungsgemäßen Windkanals; illustrates the multiple reflection of sound waves by two in two consecutive turning vanes arranged silencers of a wind tunnel according to the invention; und and
  • 9 9 zeigt die Möglichkeit eines Schalldurchtritts durch Schalldämpferkulissen in den Umlenkecken eines Windkanals nach dem Stand der Technik. shows the possibility of a sound passage through silencers in the turning vanes of a wind tunnel according to the prior art.
  • FIGURENBESCHREIBUNG DESCRIPTION OF THE FIGURES
  • Bei dem in In the in 1 1 dargestellten Windkanal Wind tunnel shown 1 1 schließt eine Stromrückführungsröhre includes a current return tube 2 2 beidseitig an eine Messstrecke on both sides of a measurement path 3 3 an, die hier als geschlossene Messstrecke angedeutet ist. , which is indicated here as closed measurement path. Die Stromrückführungsröhre The current return tube 2 2 weist vier Umlenkecken has four turning vanes 4 4 bis to 7 7 auf, in denen eine Strömung durch die Stromrückführungsröhre on, in which a flow through the current return tube 2 2 jeweils um einen Umlenkwinkel in each case a deflection 8 8th , . 9 9 , . 10 10 bzw. or. 11 11 umgelenkt wird. is deflected. In jeder Umlenkecke In each deflecting corner 4 4 bis to 7 7 ist dabei eine Schalldämpferkulisse is a sound-damping 12 12 , . 13 13 , . 14 14 bzw. or. 15 15 aus Schaufelprofilen of blade profiles 16 16 , . 17 17 , . 18 18 bzw. or. 19 19 angeordnet. arranged. Daneben weist die Stromrückführungsröhre In addition, the current return tube 2 2 eine sprungartige Verengung an abrupt narrowing 20 20 auf, wobei ein Gebläse des Windkanals , wherein a fan of the wind tunnel 1 1 , das hier nicht wiedergegeben ist, in Anströmrichtung Which is not reproduced here, in the direction of flow 21 21 direkt hinter dieser Verengung directly behind this narrowing 20 20 angeordnet ist. is arranged. Die sprunghafte Verengung The sudden narrowing 20 20 dient der akustischen Entkopplung einer Düse is used for acoustic decoupling of a nozzle 22 22 am Beginn von einem Diffusor at the beginning of a diffuser 23 23 am Ende der Messstrecke at the end of the measuring section 3 3 über die Stromrückführungsröhre on the current return tube 2 2 , in der bei offener Messstrecke In which in open path 3 3 die Gefahr der Ausbildung einer stehenden Welle besteht. the risk of the formation of a standing wave exists. Der Windkanal The wind tunnel 1 1 ist als aeroakustischer Windkanal vorgesehen, das heißt zur Durchführung von Schallmessungen an Objekten, die in die Messstrecke is provided as an aero acoustic wind tunnel, that is to carry out sound measurements to objects in the measurement path 3 3 eingebracht werden. are introduced. Derartige akustische Messungen setzen voraus, dass der Lärmpegel aufgrund des Betriebs des Windkanals Such acoustic measurements require that the noise level due to the operation of the wind tunnel 1 1 über der Messstrecke over the measuring section 3 3 allenfalls gering ist. is at best minimal. Daher ist es wichtig, die Messstrecke Therefore, it is important that the measurement path 3 3 insbesondere von der Hauptlärmquelle des Windkanals in particular from the main source of noise of the wind tunnel 1 1 , das heißt dem Gebläse, abzuschirmen. , That is, the fan shield. Diesem Zweck dienen die Schalldämpferkulissen This is the purpose the silencers 12 12 bis to 15 15 . , Die erste Umlenkecke The first deflecting corner 4 4 hinter der Messstrecke behind the measuring section 3 3 weist von allen Umlenkecken den geringsten Zuströmquerschnitt auf, das heißt sie wird mit der höchsten Geschwindigkeit angeströmt. includes all of turning vanes on the lowest inflow cross section, that is, it is flown with the highest speed. Um den Umströmungslärm der in der Umlenkecke To the Umströmungslärm of the deflecting corner 4 4 angeordneten Schalldämpferkulisse arranged sound-damping structure 12 12 dennoch gering zu halten und auch um den Druckverlust über der Umlenkecke nevertheless be kept low and the pressure drop over the deflecting corner 4 4 zu begrenzen, ist der Umlenkwinkel to limit the deflection angle 8 8th der Umlenkecke the deflecting corner 4 4 kleiner als der mittlere Umlenkwinkel aller Umlenkwinkel smaller than the average angle of deflection of all deflection angles 8 8th bis to 11 11 gehalten und liegt hier bei nur knapp 80°. held and in this case is only about 80 °. Kompensiert ist dieser reduzierte Umlenkwinkel Compensated is this reduced deflection 8 8th durch einen größeren Umlenkwinkel by a larger deflection angle 9 9 der sich anschließenden zweiten Umlenkecke the subsequent second deflecting corner 5 5 . ,
  • Der in in 1 1 dargestellte Windkanal wurde durch den Umbau des DNW-NWB in Braunschweig zu einem aeroakustischen Windkanal realisiert. Wind tunnel shown has been realized by the reconstruction of the DNW-NWB in Braunschweig to an aero-acoustic wind tunnel. Mit den Merkmalen der Schalldämpferkulissen With the characteristics of the silencers 4 4 bis to 7 7 , die im Folgenden noch näher erläutert werden, wurde ein außerordentlich hohes Durchgangsdämpfungsmaß von bis zu 60 dB zwischen dem Gebläse und der Messstrecke, das heißt über die Umlenkecken Which will be explained in more detail below, has an extremely high Durchgangsdämpfungsmaß of up to 60 dB between the blower and the measurement path, that is about the turning vanes 6 6 und and 7 7 einerseits sowie one hand and 5 5 und and 4 4 andererseits gemessen. on the other hand is measured. Die für den Betrieb des Windkanals erforderliche elektrische Leistung bis zu einer maximalen Strömungsgeschwindigkeit über der Messstrecke The time required for the operation of the wind tunnel electric power up to a maximum flow rate over the measurement path 3 3 liegt mit 2,4 MW vergleichsweise niedrig. is comparatively low at 2.4 MW.
  • Dies bedeutet nicht nur gegenüber einem vergleichbaren Windkanal nach dem Stand der Technik eine Einsparung elektrischer Leistung von etwa 30%, sondern auch eine geringere Lärmentwicklung durch das Gebläses. This means not only compared to a similar wind tunnel according to the prior art, an electric power saving of about 30%, but also lower noise generation by the blower. Diese Vorteile werden ohne Beeinträchtigung der aerodynamischen Qualität über der Messstrecke These advantages are without adversely affecting the aerodynamic quality over the measuring section 3 3 erreicht. reached.
  • 2 2 zeigt die Umlenkecke shows the deflecting corner 6 6 gemäß according to 1 1 , wobei die Darstellung gegenüber Wherein the presentation to 1 1 spiegelverkehrt ist. is mirrored. Die Umlenkecke the deflecting corner 6 6 weist eine Winkelhalbierende has a bisector 24 24 auf, die auch als Eckendiagonale bezeichnet werden kann und den Winkel zwischen den beiden angrenzenden Abschnitten der Stromrückführungsröhre , which may be referred to as diagonal corner and the angle between the two adjacent portions of the tube current feedback 2 2 halbiert (nicht den Umlenkwinkel der Umlenkecke halved (not the deflection angle of the deflecting corner 6 6 ). ). Bezüglich dieser Winkelhalbierenden Regarding this bisecting 24 24 oder Eckendiagonalen sind die Schaufelprofile or corner diagonals are the airfoils 18 18 der Schalldämpferkulisse the sound-damping 14 14 so angeordnet, dass ein Anteil F1 ihrer Profilquerschnittsfläche in der Anströmrichtung arranged so that a portion F1 of its profile cross-sectional area in the flow direction of the 21 21 vor der Winkelhalbierenden before bisecting 24 24 mindestens 52% der gesamten Profilquerschnittsfläche ausmacht und entsprechend größer als ein Anteil F2 der Profilquerschnittsfläche hinter der Winkelhalbierenden constitutes at least 52% of the entire profile cross-sectional area and correspondingly larger than a portion F2 of the profile cross-sectional area behind the bisector 24 24 ist. is. Zudem nehmen die Kanalweiten zwischen benachbarten Schaufelprofilen In addition, take the channel widths between adjacent blade profiles 18 18 vom Innenradius zum Außenradius der Umlenkecke from the inner radius to the outer radius of the deflecting corner 6 6 hin zu. towards. Dies ist durch ein von t1 nach t2 zunehmenden Rastermaß der Schaufelprofile This is by increasing from t1 to t2 pitch of the blade profiles 18 18 wiedergegeben. played. Die Zunahme der Kanalweiten ist derart, dass alle Kanalweiten zwischen den Schaufelprofilen The increase in channel width is such that all channel widths between the blade profiles 18 18 gleiche Verhältnisse zu den mittleren Krümmungsradien der ihnen benachbarten Schaufelprofile the same conditions at the middle radii of curvature of their adjacent airfoils 18 18 aufweisen. respectively.
  • 3 3 zeigt demgegenüber eine Umlenkecke by contrast shows a deflecting corner 6 6 mit einer Schalldämpferkulisse with a sound-damping structure 14' 14 ' nach dem Stand der Technik. According to the state of the art. Hier liegen die Profilquerschnittsflächen der Schaufelprofile Here lie the profile cross-sectional areas of the blade profiles 18' 18 ' überwiegende hinter der Winkelhalbierenden vast behind the bisecting 24' 24 ' (F2 > F1), und das Rastermaß zwischen einander benachbarten Schaufelprofilen (F2> F1), and the pitch between adjacent blade profiles 18' 18 ' ist über die gesamte Breite der Schalldämpferkulisse is over the entire width of the sound-damping structure 14' 14 ' konstant (t1 = t2). constant (t1 = t2).
  • 4 4 zeigt die Größe des Krümmungsradius K über dem Verlauf der Skelettlinie shows the size of the radius of curvature K over the course of the skeleton line 25 25 eines Profilkörpers a profile body 18 18 der Schalldämpferkulisse the sound-damping 14 14 gemäß according to 2 2 an. at. Zu sehen ist, dass der Verlauf des Krümmungsradius K stetig ist, wobei die Skelettlinie It can be seen that the variation of the radius of curvature K is continuous, wherein the skeleton line 25 25 über ihre gesamte Länge gekrümmt ist, dass sich die größten Krümmungsradien K in Anströmrichtung vor der Winkelhalbierenden is curved over its entire length, that the largest radii of curvature K in the flow direction before the bisector 24 24 konzentrieren und dass insbesondere der mittlere Krümmungsradius der Skelettlinie concentrate and in particular that the mean radius of curvature of the camber line 25 25 vor der Winkelhalbierenden before bisecting 24 24 deutlich größer ist als hinter der Winkelhalbierenden is significantly greater than the bisector behind 24 24 . ,
  • Demgegenüber weist eine in In contrast, one in 5 5 dargestellte Skelettlinie Skeleton line shown 25' 25 ' eines Schaufelprofils a blade profile 18' 18 ' einer Schalldämpferkulisse nach dem Stand der Technik gerade Bereiche auf. a sound-damping structure according to the prior art straight portions. Abgesehen von dem geraden Bereich der Skelettlinie Apart from the straight portion of the skeleton line 25' 25 ' vor der Profilhinterkante ist der mittlere Krümmungsradius K dabei vor der Winkelhalbierenden before the trailing edge of the average radius of curvature K is before the bisector 24' 24 ' kleiner als hinter der Winkelhalbierenden less than behind the bisector 24' 24 ' . ,
  • 6 6 zeigt erneut anhand der Umlenkecke shows again on the basis of deflecting corner 6 6 gemäß according to 1 1 , wobei die Darstellung hier nicht spiegelverkehrt, aber verdreht ist, dass die Profilvorderkanten Wherein the representation is not mirror-inverted, but rotated here that the leading edge profile 26 26 der Schaufelprofile the blade profiles 18 18 gegenüber der Anströmrichtung opposite the direction of flow 21 21 unter einem Winkel at an angle 27 27 von gut 10° angestellt sind. are employed by a good 10 degrees. Zusammen mit den anderen bislang beschriebenen Designmerkmalen der Schaufelprofile Together with the other previously described design features of the blade profiles 28 28 und ihrer Anordnung in der Umlenkecke and their arrangement in the deflecting corner 6 6 ergibt sich eine in there is one in 6 6 durch Graustufen hervorgehobene Geschwindigkeitsverteilung der Strömung in der Umlenkecke by grayscale highlighted velocity distribution of the flow in the deflecting corner 6 6 ohne große Variationen der Strömungsgeschwindigkeit. without large variations in the flow rate. Hieraus resultieren geringe Druckverluste und wenig Umströmungslärm. This results in low pressure losses and little Umströmungslärm.
  • Demgegenüber führen die Schaufelprofile In contrast, run the blade profiles 18' 18 ' nach dem Stand der Technik, zumal wenn sie wie in according to the prior art, especially if they like 7 7 dargestellt mit ihren Profilvorderkanten shown with their leading edge profile 26 26 der Anströmungsrichtung the inflow direction 21' 21 ' genau entgegengesetzt angeordnet sind, zu einer Geschwindigkeitsverteilung in der Umlenkecke are arranged exactly opposite to a speed distribution in the deflecting corner 26' 26 ' mit deutlich unterschiedlichen Geschwindigkeiten, entsprechend höherem Druckverlust und größerem Umströmungslärm. with significantly different rates, correspondingly higher pressure loss and greater Umströmungslärm.
  • 8 8th zeigt neben der in shows in addition to the in 6 6 dargestellten Umlenkecke deflecting corner shown 6 6 auch die in Anströmrichtung also in flow direction 21 21 folgende Umlenkecke following deflecting corner 7 7 und die darin angeordneten Schalldämpferkulissen and disposed therein silencers 14 14 und and 15 15 mit deren Schaufelprofilen with the blade profiles 18 18 und and 19 19 . , Dabei ist eine Schallausbreitungsrichtung Here is a sound propagation direction 28 28 eingezeichnet, längs der sich Schall drawn along which sound 29 29 ausbreiten möge. may spread. Dieser Schall this sound 29 29 wird vielfach an den schallweich ausgebildeten Profiloberflächen is often formed on the sound soft profile surfaces 30 30 der Schaufelprofile the blade profiles 18 18 und and 19 19 reflektiert, bevor er beide Umlenkecken reflects before both turning vanes 6 6 und and 7 7 passiert hat. has passed. Da mit jeder Reflexion an einer der schallweichen Oberflächen As with every reflection on one of the sound-absorbent surfaces 30 30 eine Dämpfung des Schalls an attenuation of the sound 29 29 verbunden ist, ist so eine hohe Schalldämpfung über die beiden Umlenkecken is connected, is such a high acoustic attenuation over the two turning vanes 6 6 und and 7 7 hinweg sichergestellt. away assured.
  • Demgegenüber kann es bei einer Ausbildung von zwei aufeinanderfolgenden Umlenkecken In contrast, it can be in a configuration of two consecutive turning vanes 6' 6 ' und and 7 7 mit Schalldämpferkulissen with silencers 14' 14 ' und and 15' 15 ' nach dem Stand der Technik wie in according to the prior art as described in 9 9 dargestellt passieren, dass eingetragener Schall happen shown that registered sound 29' 29 ' längs einer Schallausbreitungsrichtung along a direction of sound propagation 28' 28 ' an jeder Schalldämpferkulisse at each sound-damping 14 14 , . 15' 15 ' nur einfach reflektiert wird. is simply reflected. Hieraus resultiert naturgemäß eine deutlich schlechtere Schalldämpfung über die Umlenkecken From this naturally results in a significantly worse soundproofing on the turning vanes 6' 6 ' und and 7' 7 ' . ,
  • Bezüglich ihrer schallweichen Profiloberflächen With regard to their acoustic impedance profile surfaces 30 30 sind die Schaufelprofile are the blade profiles 16 16 bis to 19 19 der Schalldämpferkulissen the silencers 12 12 bis to 15 15 des neuen Windkanals grundsätzlich so aufgebaut, wie es in der basically designed the new wind tunnel, as in the EP 0 905 499 A2 EP 0905499 A2 für Schaufelprofile mit einer Form und Anordnung nach dem Stand der Technik beschrieben ist. described for blade profiles having a shape and arrangement according to the prior art. Konkret ist die Kontur der Schaufelprofile Specifically, the contour of the blade profiles 16 16 - 19 19 aus ca. 1–2 mm dickem Lochblech mit einem Lochanteil > 35% gebildet und mit Mineralwolle mit einer Dichte von ca. 80 kg/m 3 und einem längenbezogenen Strömungswiderstand von 6 bis 12 kNs/m 4 ausgefüllt. from about 1-2 mm thick perforated sheet formed> 35% with a hole portion and filled with mineral wool with a density of about 80 kg / m 3 and a longitudinal flow resistance 6-12 kNs / m. 4 Hinter dem Lochblech ist eine akustisch transparente Schutzschicht aus Glasgewebe (oder Vlies) vorgesehen. Behind the perforated plate an acoustically transparent protective layer of glass cloth (or nonwoven) is provided. Die Anströmseite der Schaufelprofile The upstream side of the blade profiles 16 16 in der Umlenkecke in deflecting corner 4 4 stellt eine für den Geräuschpegel in der Messstrecke provides for the noise level in the measurement path 3 3 sehr wichtige Schallquelle dar. Die Zuströmung beinhaltet hier durch die vom jeweiligen Messobjekt verursachten Nachläufe hohe lokale Strömungsgeschwindigkeiten, die zeitlich und örtlich schwanken. very important source of sound. The inflow incorporated herein by caused by the respective measurement object-carriage high local flow velocities that vary in time and place. Deshalb sind die Vorderkanten Therefore, the leading edges 26 26 und die Profiloberflächen and the profile surfaces 30 30 in der Umlenkecke in deflecting corner 4 4 etwa bis zur Winkelhalbierenden approximately up to the bisector 25 25 zusätzlich von außen mit Plüsch-Stoff (sogenannten pile fabrics) verkleidet. additionally covered from the outside with plush fabric (so-called pile fabrics).
  • LITERATURLISTE READINGS
    • [1] E. Duell et al.: Recent Advances in Large-Scale Aeroacoustic Wind Tunnels, 8th AIAA Aeroacoustics Conference, 17–19 June 2002, Colorado, USA (2002) [1] E. Duell et al .: Recent Advances in Large-Scale Aero Acoustic Wind Tunnel, 8th AIAA Aero Acoustics Conference, 17-19 June 2002, Colorado, USA (2002)
    • [2] D. Eckholdt, K. Teige: Umlenkschalldämpfer für lufttechnische Anlagen. [2] D. Eckholdt, K. Teige: Umlenkschalldämpfer for ventilation systems. IBP-Mitteilung 19, Nr. 219 (1989) IBP announcement. 19, No. 219 (1989)
    • [3] G. Kröber: Schaufelgitter zur Umlenkung von Flüssigkeitsströmungen mit geringem Energieverlust. [3] G. Kröber: Scoop grating for deflecting liquid flows with low energy loss. S. 516–541. S. 516-541. Ing. Archiv III. Ing. Archives III. Band (Diss. TH Hannover) (1932) Band (Diss. TH Hannover) (1932)
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    • [8] G. Wickern, N. Lindener: The Audi Aeroacoustic Wind Tunnel: Final Design and First Operational Experience, SAE International, 6–9 March 2000, Michigan, USA, 2000-01-0868, in Vehicle Aerodynamics (2000), SP-1524 [8] G. Wickern, N. Linden: The Audi Aero Acoustic Wind Tunnel: Final Design and First Operational Experience, SAE International, 6-9 March 2000, Michigan, USA, 2000-01-0868, in Vehicle Aerodynamics (2000) SP-1524
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Windkanal wind Tunnel
    2 2
    Stromrückführungsröhre Current return tube
    3 3
    Messstrecke measuring distance
    4 4
    Umlenkecke deflecting corner
    5 5
    Umlenkecke deflecting corner
    6 6
    Umlenkecke deflecting corner
    7 7
    Umlenkecke deflecting corner
    8 8th
    Umlenkwinkel deflection
    9 9
    Umlenkwinkel deflection
    10 10
    Umlenkwinkel deflection
    11 11
    Umlenkwinkel deflection
    12 12
    Schalldämpferkulisse sound-damping
    13 13
    Schalldämpferkulisse sound-damping
    14 14
    Schalldämpferkulisse sound-damping
    15 15
    Schalldämpferkulisse sound-damping
    16 16
    Schaufelprofil blade profile
    17 17
    Schaufelprofil blade profile
    18 18
    Schaufelprofil blade profile
    19 19
    Schaufelprofil blade profile
    20 20
    Verengung narrowing
    21 21
    Anströmrichtung flow direction
    22 22
    Düse jet
    23 23
    Kollektor collector
    24 24
    Winkelhalbierende bisecting
    25 25
    Skelettlinie skeleton line
    26 26
    Profilvorderkante Leading edge
    27 27
    Winkel corner
    28 28
    Strahl beam
    29 29
    Schall sound
    30 30
    Profiloberfläche profile surface

Claims (13)

  1. Windkanal ( Wind Tunnel ( 1 1 ) mit einer Messstrecke und mit einer geschlossenen, mindestens eine Umlenkecke ( ) With a measurement section and having a closed, at least one deflecting corner ( 4 4 - 7 7 ) und ein Gebläse aufweisenden Stromrückführungsröhre ( ) And a blower having current feedback tube ( 2 2 ), wobei in der mindestens einen Umlenkecke ( ), Where (in the at least one deflecting corner 4 4 - 7 7 ) eine Schalldämpferkulisse ( ) A sound-damping ( 12 12 - 15 15 ) angeordnet ist, die Schaufelprofile ( ) Is arranged, the blade profiles ( 16 16 - 19 19 ) mit schallweichen Profiloberflächen ( ) (With sound-soft profile surfaces 30 30 ) aufweist, – wobei Profilquerschnittsflächen der Schaufelprofile ( ), - wherein the profile cross-sectional areas of the blade profiles ( 16 16 - 19 19 ) in Anströmrichtung ( ) (In the direction of flow 21 21 ) zu mehr als 50% vor einer Winkelhalbierenden ( ) (More than 50% before a bisector 24 24 ) der Umlenkecke ( () Of the deflecting corner 4 4 - 7 7 ) angeordnet sind, – wobei mittlere Krümmungen (K) von Skelettlinien ( ) Are arranged, - the mean curvature (K) of skeleton lines ( 25 25 ) der Schaufelprofile ( () Of the blade profiles 16 16 - 19 19 ) in Anströmrichtung ( ) (In the direction of flow 21 21 ) vor der Winkelhalbierenden ( ) (Before the bisector 24 24 ) um mindestens 10% größer als mittlere Krümmungen (K) der stetig gekrümmten Skelettlinien ( ) By at least 10% greater than average curvature (K) of the continuously curved skeleton line ( 25 25 ) der Schaufelprofile ( () Of the blade profiles 16 16 - 19 19 ) in Anströmrichtung ( ) (In the direction of flow 21 21 ) hinter der Winkelhalbierenden ( ) (Behind the bisector 24 24 ) sind und – Winkel ( ), And - angle ( 27 27 ) zwischen einem Verlauf der Stromrückführungsröhre ( ) (Between a course of the current return tube 2 2 ) und Skelettlinien ( (), And skeleton lines 25 25 ) an Vorderkanten ( ) (At the leading edge 26 26 ) der Schaufelprofile ( () Of the blade profiles 16 16 - 19 19 ) mindestens 5° betragen, dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchtritt von Schall ( ) Be at least 5 °, characterized in that (at passage of sound 29 29 ) zwischen zwei benachbarten Schaufelprofilen ( ) (Between two adjacent blade profiles 16 16 - 19 19 ) unabhängig von einer Schallausbreitungsrichtung ( ) (Regardless of the direction of sound propagation 28 28 ) eine Mehrfachreflexion an den schallweichen Profiloberflächen ( ), A multiple reflection at the acoustic impedance profile surfaces ( 30 30 ) der Schaufelprofile ( () Of the blade profiles 16 16 - 19 19 ) erfolgt. ) he follows.
  2. Windkanal ( Wind Tunnel ( 1 1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilquerschnittsflächen der Schaufelprofile ( ) According to claim 1, characterized in that the profile cross-sectional areas of the blade profiles ( 16 16 - 19 19 ) in Anströmrichtung ( ) (In the direction of flow 21 21 ) zu mindestens 52% vor der Winkelhalbierenden ( ) (To at least 52% before the bisector 24 24 ) der Umlenkecke ( () Of the deflecting corner 4 4 - 7 7 ) angeordnet sind. ) Are arranged.
  3. Windkanal ( Wind Tunnel ( 1 1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mittleren Krümmungen (K) der Skelettlinien ( ) (According to claim 1 or 2, characterized in that the mean curvature (K) of the skeleton lines 25 25 ) der Schaufelprofile ( () Of the blade profiles 16 16 - 19 19 ) in Anströmrichtung ( ) (In the direction of flow 21 21 ) vor der Winkelhalbierenden ( ) (Before the bisector 24 24 ) um mindestens 20% größer als die mittleren Krümmungen (K) der Skelettlinien ( ) By at least 20% greater than the mean curvature (K) of the skeleton lines ( 25 25 ) der Schaufelprofile ( () Of the blade profiles 16 16 - 19 19 ) in Anströmrichtung ( ) (In the direction of flow 21 21 ) hinter der Winkelhalbierenden ( ) (Behind the bisector 24 24 ) sind. ) are.
  4. Windkanal ( Wind Tunnel ( 1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkel ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that the angle ( 27 27 ) zwischen dem Verlauf der Stromrückführungsröhre ( ) (Between the course of the current return tube 2 2 ) und den Skelettlinien ( ) And the skeleton lines ( 25 25 ) an den Vorderkanten ( ) (On the leading edges 26 26 ) der Schaufelprofile ( () Of the blade profiles 16 16 - 19 19 ) 10–20° betragen. ) Amount to 10-20 °.
  5. Windkanal ( Wind Tunnel ( 1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelprofile ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that the blade profiles ( 16 16 - 19 19 ) gleiche Sehnenlängen aufweisen. have) the same chord lengths.
  6. Windkanal ( Wind Tunnel ( 1 1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Kanalweiten zwischen benachbarten Schaufelprofilen ( ) According to claim 5, characterized in that channel widths between adjacent blade sections ( 16 16 - 19 19 ) vom Innenradius zum Außenradius der Umlenkecke ( ) (From the inner radius to the outer radius of the deflecting corner 4 4 - 7 7 ) zunehmen. ) Increase.
  7. Windkanal ( Wind Tunnel ( 1 1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kanalweiten zwischen den Schaufelprofilen ( ) According to claim 6, characterized in that all the channel widths (between the blade sections 4 4 - 7 7 ) gleiche Verhältnisse zu den mittleren Krümmungsradien (K) der ihnen benachbarten Schaufelprofile ( ) Have the same relationships with average radii of curvature (K) of the blade profiles adjacent to them ( 16 16 - 19 19 ) aufweisen. ) respectively.
  8. Windkanal ( Wind Tunnel ( 1 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromrückführungsröhre ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that the current return tube ( 2 2 ) vier Umlenkecken aufweist ( including) four turning vanes ( 4 4 - 7 7 ). ).
  9. Windkanal ( Wind Tunnel ( 1 1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in Anströmrichtung ( ) According to claim 8, characterized in that the (in the direction of flow 21 21 ) erste Umlenkecke ( ) First deflecting corner ( 4 4 ) hinter der Messstrecke ( ) (Downstream of the measuring section 3 3 ) einen Umlenkwinkel ( ) A deflection ( 8 8th ) von maximal 85° aufweist. ) Of at most 85 °.
  10. Windkanal ( Wind Tunnel ( 1 1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die in Anströmrichtung ( ) According to claim 9, characterized in that the (in the direction of flow 21 21 ) erste Umlenkecke ( ) First deflecting corner ( 4 4 ) hinter der Messstrecke ( ) (Downstream of the measuring section 3 3 ) einen Umlenkwinkel ( ) A deflection ( 8 8th ) von maximal 80° aufweist. ) Of at most 80 °.
  11. Windkanal ( Wind Tunnel ( 1 1 ) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die in Anströmrichtung ( ) According to claim 9 or 10, characterized in that the (in the direction of flow 21 21 ) erste Umlenkecke ( ) First deflecting corner ( 4 4 ) hinter der Messstrecke ( ) (Downstream of the measuring section 3 3 ) von allen Umlenkecken ( ) (Of all turning vanes 4 4 - 7 7 ) der Stromrückführungsröhre ( () Of the current return tube 2 2 ) einen geringsten Zuströmquerschnitt aufweist. ) Has a lowest inflow cross section.
  12. Windkanal ( Wind Tunnel ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkwinkel ( ), Characterized in any one of claims 9 to 11 that the deflection angle ( 8 8th und and 9 9 ) der in Anströmrichtung ( ) Of the (in the direction of flow 21 21 ) ersten Umlenkecke ( ) First deflecting corner ( 4 4 ) und zweiten Umlenkecke ( ) And second deflecting corner ( 5 5 ) hinter der Messstrecke ( ) (Downstream of the measuring section 3 3 ) zusammen 180° betragen. ) Together amount to 180 °.
  13. Windkanal ( Wind Tunnel ( 1 1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die in Anströmrichtung ( ), Characterized in any one of claims 9 to 12 that the (in the direction of flow 21 21 ) dritte Umlenkecke ( ) Third deflecting corner ( 6 6 ) und vierte Umlenkecke ( ) And fourth deflecting corner ( 7 7 ) hinter der Messstrecke ( ) (Downstream of the measuring section 3 3 ) jeweils einen Umlenkwinkel ( ) Each comprise a deflection angle ( 10 10 , . 11 11 ) von 90° aufweisen. ) Of from 90 °.
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