DE10253844A1 - Supersonic nozzle flow visualization procedure for examination of flow separation uses humidification of cold gas exit flow and monitoring cameras - Google Patents

Supersonic nozzle flow visualization procedure for examination of flow separation uses humidification of cold gas exit flow and monitoring cameras Download PDF

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Abstract

A supersonic nozzle (10) flow visualization procedure drives (32) a low thermal conductivity cooled (56) nozzle with cold (18) gas so that air entering through the nozzle outlet is below the dew point and freezing point at the walls (60) and exit (40) and monitors (48, 50) ice build up through a transparent wall with contrasting background. An Independent claim is included for equipment using the procedure.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sichtbarmachung der Strömungsablösung in einer Überschalldüse.The invention relates to a method and a device for visualizing the flow separation in a supersonic nozzle.

Die Untersuchung des Strömungsablösungsverhaltens an einer Überschalldüse ist wichtig, um Seitenkräfte an der Überschalldüse bestimmen zu können, welche wiederum das Schwingungsverhalten der Überschalldüse charakterisieren, und sich auf ein Triebwerk, welches die Düse umfaßt, die tragende Struktur eines Fahrzeugs, welches durch das Triebwerk angetrieben ist, und die Nutzlast im Fahrzeug auswirken.The investigation of the flow separation behavior at a supersonic nozzle is important to lateral forces to determine at the supersonic nozzle can, which in turn characterize the vibration behavior of the supersonic nozzle, and on an engine that drives the nozzle comprises the supporting structure of a vehicle, which is driven by the engine is driven, and affect the payload in the vehicle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sichtbarmachung der Strömungsablösung in einer Überschalldüse zu schaffen, welches einfach einsetzbar ist bzw. welche einfach und kostengünstig aufgebaut und betreibbar ist.The invention is based on the object Method and device for visualizing the flow separation in to create a supersonic nozzle which is easy to use or which is simple and inexpensive and is operable.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Sichtbarmachung der Strömungsablösung in einer Überschalldüse erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Überschalldüse mit Kaltgas betrieben wird und daß das Kaltgas mit einer gegen die Umgebungstemperatur so erniedrigten Temperatur einem Unterschallbereich der Überschalldüse zugeführt wird, daß die Temperatur von Luft, welche an einer Düsenöffnung aus der Umgebung in die Überschalldüse strömt, an einer Düseninnenwand unter dem Taupunkt der Luft liegt.This task is done in a process to visualize the flow separation in a supersonic nozzle according to the invention solved that the supersonic nozzle with cold gas is operated and that Cold gas with a temperature so low compared to the ambient temperature Temperature is a subsonic area of the supersonic nozzle that the temperature of air coming out of a nozzle opening in the environment flows into the supersonic nozzle, at one Nozzle inner wall is below the dew point of the air.

Kaltgas ist dabei ein Gas, welches aus einem Reservoir stammt, das heißt nicht aus einem Verbrennungsvorgang innerhalb der Überschalldüse stammt. Wenn dieses Kaltgas in der Überschalldüse expandiert, dann erniedrigt sich dessen Temperatur. In einem Überschallbereich der Überschalldüse bildet die Überschalldüse an der Düsenwand eine Grenzschichtströmung in einem Grenzschichtbereich aus, wobei die Erfahrung zeigt, daß die Temperatur dieser Grenzschichtströmung in der Größenordnung zwischen 94 % und 96 % der Temperatur T0 ist, mit welcher das Kaltgas in den Unterschallbereich eingekoppelt wird. In dem Überschallbereich löst sich ein Düsenstrahl ab, welcher die Umgebungsluft mitreißt. Es strömt dann Umgebungsluft an der Düsenöffnung in die Überschalldüse; da die Umgebungsluft beschleunigt wird, sinkt deren Druck und deren Temperatur. Bei geeigneter Einstellung sinkt die Temperatur unter die Taupunkttemperatur der Luft, so daß Wasser auskondensieren kann. Eine Düseninnenwand ist im Ablösebereich kälter als es der Umgebungstemperatur entspricht und liegt bei entsprechender Zuführungstemperatur des Kaltgases insbesondere unterhalb dem Gefrierpunkt von Wasser. Es wird sich dann angrenzend an den Ablösungsbereich ein Niederschlagsbereich aufgrund der Absenkung der Luft unter die Taupunkttemperatur bilden. Liegt die Temperatur unterhalb der Gefriertemperatur von Wasser, dann bildet sich Eis. Die Eisgrenze ist, wie Versuche gezeigt haben, scharf und zeigt damit ein Ende des Ablösungsbereichs an und damit die Ablöselinie.Cold gas is a gas that comes from a reservoir, that is, does not come from a combustion process within the supersonic nozzle. When this cold gas expands in the supersonic nozzle, its temperature lowers. In a supersonic area of the supersonic nozzle, the supersonic nozzle forms a boundary layer flow in a boundary layer area on the nozzle wall, experience shows that the temperature of this boundary layer flow is in the order of magnitude between 94% and 96% of the temperature T 0 with which the cold gas flows into the subsonic region is coupled. In the supersonic area, a nozzle jet separates, which carries the ambient air with it. Ambient air then flows into the supersonic nozzle at the nozzle opening; since the ambient air is accelerated, its pressure and temperature decrease. With a suitable setting, the temperature drops below the dew point temperature of the air so that water can condense out. An inner wall of the nozzle is colder in the detachment area than it corresponds to the ambient temperature and is in particular below the freezing point of water at a corresponding supply temperature of the cold gas. A precipitation area will then form adjacent to the separation area due to the lowering of the air below the dew point temperature. If the temperature is below the freezing temperature of water, ice forms. Experiments have shown that the ice boundary is sharp and thus indicates an end of the separation area and thus the separation line.

Die Eisbildung und damit das Ablösungsverhalten läßt sich direkt beobachten und auf einfache Weise beispielsweise mittels herkömmlichen Videokameras aufnehmen. Die Überschalldüse muß nicht mit speziellen Beschichtungen versehen werden, die teuer sind und unter Umständen auch aufgrund von Partikelablösung das Strömungsverhalten verändern können. Das Ablösungsverhalten ist direkt beobachtbar, da insbesondere keine langen Belichtungszeiten erforderlich sind. Die Versuche haben gezeigt, daß sich ein scharfer Niederschlagsbereich für die Eiskristallbildung bildet, so daß auch die Grenze des Ablösungsbereich schart detektierbar ist.Ice formation and thus the detachment behavior let yourself observe directly and in a simple way, for example using usual Record video cameras. The supersonic nozzle does not have to special coatings are provided, which are expensive and under circumstances also due to particle detachment the flow behavior can change. The replacement behavior can be observed directly since, in particular, no long exposure times are required are. The experiments have shown that there is a sharp precipitation area for the Ice crystal formation forms, so that the boundary of the separation area is clearly detectable.

Wenn das Kaltgas mit einer derart niedrigen Temperatur zugeführt wird, daß Wasser an der Düseninnenwand kondensieren kann, dann bildet sich dort ein den Ablösebereich anzeigender Niederschlag. Ist dabei die Temperatur entsprechend niedrig, daß an der Düseninnenwand die Gefriertemperatur von Wasser unterschritten wird, dann bildet sich Eis: die Eisbildung läßt sich auf einfache Weise beobachten.If the cold gas with such a fed low temperature that water on the inside of the nozzle can condense, then there forms a separation area indicating precipitation. If the temperature is appropriate low that at the Nozzle inner wall the freezing temperature of water is fallen below, then forms ice: the ice formation can be watch in a simple way.

Insbesondere ist es vorgesehen, daß das Kaltgas dem Unterschallbereich der Überschalldüse mit einer Temperatur unterhalb von 17°C zugeführt wird und insbesondere unterhalb von 15°C zugeführt wird. Dies ist vor allem dann möglich, wenn Umgebungsluft im Bereich der Düsenöffnung befeuchtet wird.In particular, it is provided that the cold gas the subsonic area of the supersonic nozzle with a Temperature below 17 ° C is fed and especially below 15 ° C is fed. This is possible above all when ambient air is humidified in the area of the nozzle opening.

Es hat sich gezeigt, daß sich auch ohne Befeuchtung eine Eiskristallbildung an der Düseninnenwand erreichen läßt, wenn das Kaltgas dem Unterschallbereich der Überschalldüse mit einer Temperatur unterhalb von 5°C zugeführt wird.It has been shown that too without moistening, ice crystal formation on the inner wall of the nozzle can be achieved if the cold gas the subsonic area of the supersonic nozzle with a temperature below of 5 ° C supplied becomes.

Vorteilhaft ist es, wenn Umgebungsluft im Bereich der Düsenöffnung befeuchtet wird. Durch Erhöhung des Feuchtigkeitsgehalts der Luft wird die Taupunkttemperatur heraufgesetzt, so daß die Kondensation an der Düseninnenwand erleichtert ist. Es kann dann Kaltgas mit einer höheren Temperatur dem Unterschallbereich der Überschalldüse zugeführt werden bzw. es läßt sich eine sichere Eiskristallbildung erreichen.It is advantageous if ambient air moistened in the area of the nozzle opening becomes. By increasing the moisture content of the air increases the dew point temperature, So that the Condensation on the inside of the nozzle is relieved. It can then be cold gas with a higher temperature Subsonic area of the supersonic nozzle are supplied or it can achieve a safe formation of ice crystals.

Insbesondere wird dann die Eisbildung an einer Düseninnenwand beobachtet, um so indirekt das Ablösungsverhalten der Strömung beobachten zu können.In particular, then the ice formation on an inner wall of the nozzle observed, so indirectly observe the flow's separation behavior to be able to.

Die Eisbildung läßt sich auf einfache Weise optisch beobachten, beispielsweise mittels Videokameras.The ice formation can be optically done in a simple manner watch, for example using video cameras.

Es kann vorgesehen sein, daß eine Düsenwand durchsichtig ausgebildet ist, so daß die Eisbildung von außen beobachtbar ist und insbesondere die Überschalldüse quer zu einer Düsenachse beobachtet wird.It can be provided that a nozzle wall is transparent so that the ice formation can be observed from the outside and in particular the supersonic nozzle is observed across a nozzle axis.

Es kann auch vorgesehen sein, daß die Überschalldüse mit kontrasterhöhenden Wänden versehen ist, indem diese beispielsweise mit einem schwarzen Anstrich versehen werden oder aus einem kontrasterhöhenden Material wie schwarzem Kunststoff hergestellt sind, um so den Kontrast gegenüber der Eisbildung zu erhöhen. Auf diese Weise läßt sich dann ebenfalls insbesondere mit einer Blickrichtung in die Düsenöffnung die Eisbildung und damit das Ablösungsverhalten beobachten.It can also be provided that the supersonic nozzle is provided with walls which increase the contrast is provided, for example, with a black coat of paint or from a contrast-enhancing material such as black plastic are produced so as to increase the contrast with respect to ice formation. On this way can be then also in particular with a view into the nozzle opening Ice formation and thus the detachment behavior observe.

Günstig ist es, wenn die Überschalldüse aus einem Material mit kleiner Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist. Insbesondere ist die Wärmeleitfähigkeit kleiner als die eines Metalls; mögliche Materialien sind entsprechende Kunststoffmaterialien. Die Überschalldüse weist dann in ihren Wänden selber einen geringen Wärmefluß auf bzw. weist eine geringe Wärmekapazität auf, so daß sich die Düseninnenwände kälter halten lassen als die herrschende Umgebungstemperatur. Es kann dann auch ein von der Umgebung unbeeinflußter Wärmefluß in der Strömungsrichtung des Kaltgases entlang der Düseninnenwand erfolgen und zwar über den Ablösungsbereich der Strömung hinaus.Cheap it is when the supersonic nozzle is out of one Material with low thermal conductivity is made. In particular, the thermal conductivity is smaller than that of one metal; possible Materials are corresponding plastic materials. The supersonic nozzle points then in their walls itself a low heat flow on or has a low heat capacity, so that itself keep the inside walls of the nozzle colder leave as the prevailing ambient temperature. Then it can one unaffected by the environment Heat flow in the flow direction of the cold gas along the inner wall of the nozzle take place via the detachment area the current out.

Es kann alternativ auch vorgesehen sein, daß die Überschalldüse von außen gekühlt wird und dabei insbesondere die Temperatur auf eine Temperatur unterhalb der herrschenden Umgebungstemperatur erniedrigt wird, um so eine Eisbildung an der Düseninnenwand zu erreichen.Alternatively, it can also be provided be that the supersonic nozzle is cooled from the outside and in particular the temperature to a temperature below the prevailing ambient temperature is reduced, so one Ice formation on the inside of the nozzle to reach.

Günstig ist es, wenn das Kaltgas aus einem Reservoir geliefert wird. Es läßt sich dann eine Zuführung unter einem definierten Druck P0 und einer mindestens bezüglich Unterschreiten einer Schwelle definierten Temperatur T0 zu dem Unterschallbereich der Überschalldüse einstellen.It is favorable if the cold gas is supplied from a reservoir. It is then possible to set a supply to the subsonic region of the supersonic nozzle under a defined pressure P 0 and a temperature T 0 defined at least with respect to falling below a threshold.

Insbesondere steht das Kaltgas in dem Reservoir unter Überdruck bezüglich eines Versorgungsdrucks für die Überschalldüse. Über einen Druckminderer läßt sich dann der Druck reduzieren, wodurch auch eine Abkühlung auf die Temperatur T0 zur Zuführung zu der Überschalldüse einstellbar ist.In particular, the cold gas in the reservoir is under pressure with respect to a supply pressure for the supersonic nozzle. The pressure can then be reduced by means of a pressure reducer, as a result of which cooling to the temperature T 0 for supply to the supersonic nozzle can also be set.

Insbesondere wird dann die Temperatur des Kaltgases über einen Druckminderer durch Entspannung auf die Zuführungstemperatur zu dem Unterschallbereich der Überschalldüse erniedrigt.In particular, the temperature of the cold gas a pressure reducer by relaxing to the supply temperature lowered to the subsonic area of the supersonic nozzle.

Es kann vorgesehen sein, daß ein Versorgungsdruck für die Versorgung der Überschalldüse mit Kaltgas schnell erniedrigt wird, um so eine Art von "Standbild" der Strömungsverhältnisse vor Erniedrigung des Versorgungsdrucks zu erhalten. Die Eisbildung an der Düseninnenwand zeigt dann den Ablösungsbereich als auch den Bereich der Strömung vor Erniedrigung des Versorgungsdrucks an. Es haben sich sehr gute Abbildungen der Strömungsverhältnisse knapp unterhalb eines Düsenhalses ergeben.It can be provided that a supply pressure for the Supply of the supersonic nozzle with cold gas is quickly lowered in order to create a kind of "still picture" of the flow conditions before the To get supply pressure. Ice formation on the inside of the nozzle then shows the peel area as well as the area of flow before lowering the supply pressure. There have been very good ones Images of the flow conditions just below a nozzle neck result.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner bei einer Vorrichtung zur Sichtbarmachung des Ablösungsverhaltens einer Strömung in einer Überschalldüse, welche mit einem Kaltgas betrieben ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Temperatur-Einstellungseinrichtung für das Kaltgas vorgesehen ist, mittels welcher die Temperatur des Kaltgases, welches einem Unterschallbereich der Überschalldüse zugeführt ist, so einstellbar ist, daß die Temperatur von Luft, welche aus der Umgebung in eine Düsenöffnung in die Überschalldüse einströmt, an der Düseninnenwand unter dem Taupunkt der Luft liegt.The task mentioned at the beginning will furthermore in a device for visualizing the detachment behavior a current in a supersonic nozzle, which is operated with a cold gas, according to the invention solved in that a temperature setting device for the Cold gas is provided, by means of which the temperature of the cold gas, which is fed to a subsonic area of the supersonic nozzle, is adjustable, that the temperature of air that flows from the environment into a nozzle opening in the supersonic nozzle, at the Nozzle inner wall is below the dew point of the air.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich auf einfache und kostengünstige Weise das Ablösungsverhalten in Überschalldüsen untersuchen. Es müssen keine aufwendigen und kostenintensiven Modifikationen an der Überschalldüse wie spezielle funktionelle Anstriche zur Detektion der Ablösung durchgeführt werden. Durch die Temperatur-Einstellungseinrichtung läßt sich gewährleisten, daß die Zuführungstemperatur des Kaltgases zumindest keine obere Temperaturschwelle überschreitet, das heißt es wird zumindest eine Schwelle eingestellt.The device according to the invention can be used on simple and inexpensive Way the detachment behavior examine in supersonic nozzles. To have to no complex and costly modifications to the supersonic nozzle like special ones functional coatings for detachment detection are carried out. The temperature setting device ensures that the supply temperature of the cold gas at least does not exceed an upper temperature threshold that is called at least one threshold is set.

Weitere Vorteile wurden bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert.Further advantages were already in the Connection in connection with the inventive method explained.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen wurden ebenfalls bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert.Further advantageous configurations were also already in connection with the method according to the invention explained.

Insbesondere ist es vorgesehen, daß in der Nähe der Düsenöffnung ein Luftbefeuchter angeordnet ist, um so den Feuchtigkeitsgehalt der Umgebungsluft, welche in die Düsenöffnung strömt, zu erhöhen und damit die Taupunkttemperatur der Luft zu erhöhen und damit wiederum läßt sich Kondensatbildung und insbesondere Eisbildung an der Düseninnenwand leichter erreichen.In particular, it is provided that in the vicinity of the nozzle opening Humidifier is arranged so as to control the moisture content of the To increase ambient air flowing into the nozzle opening and thereby increasing the dew point temperature of the air and in turn Condensation and especially ice formation on the inside of the nozzle reach more easily.

Weiterhin ist es günstig, wenn die Überschalldüse aus einem Material kleiner Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist, so daß sich an der Grenze zu dem Ablösungsbereich Eis bilden kann, um so wiederum das Ablösungsverhalten beobachten zu können. Insbesondere ist die Wärmeleitfähigkeit kleiner als bei einem metallischen Material.It is also beneficial if the supersonic nozzle from one Material with low thermal conductivity is made so that on the border of the peeling area Can form ice so as to again observe the detachment behavior can. In particular, the thermal conductivity smaller than with a metallic material.

Alternativ kann eine Kühlvorrichtung zur Kühlung der Überschalldüse von außen vorgesehen sein, um die Wandtemperatur der Überschalldüse unter die Umgebungstemperatur zu senken.Alternatively, a cooling device for cooling the supersonic nozzle can be provided from the outside, around the wall temperature of the supersonic nozzle to lower the ambient temperature.

Es kann vorgesehen sein, daß die Überschalldüse aus einem durchsichtigen Material hergestellt ist, um die Eisbildung von außen beobachten zu können.It can be provided that the supersonic nozzle from one Clear material is made to observe ice formation from the outside to be able to.

Es kann auch vorgesehen sein, daß die Überschalldüse kontrasterhöhende Wände aufweist; dazu sind Wände beispielsweise mit einem schwarzen Anstrich versehen, oder die Überschalldüse ist aus einem Material mit schwarzer Eigenfarbe hergestellt, um so die Eisbildung an diesen Wänden beobachten zu können. (Der schwarze Anstrich kann auch außen aufgebracht sein.)It can also be provided that the supersonic nozzle has contrast-increasing walls; to are walls for example with a black coat of paint, or the supersonic nozzle is off made of a material with its own black color to prevent ice formation on these walls to be able to observe. (The black paint can also be applied on the outside.)

Das Ablösungsverhalten läßt sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einfache Weise durch eine oder mehrere Kameras beobachten, indem die Eisbildung in der Überschalldüse beobachtet wird. Es ist dabei keine lange Belichtungszeit notwendig und es reichen herkömmliche Videokameras aus.The detachment behavior can be in the device according to the invention Easily watch through one or more cameras by ice formation in the supersonic nozzle is observed. A long exposure time is not necessary and it is enough conventional Video cameras.

Günstigerweise ist ein Reservoir für Kaltgas vorgesehen, in welchem das Kaltgas unter einem Überdruck bezüglich eines Versorgungsdrucks für die Überschalldüse steht. Es kann dann mittels eines Druckminderers der erforderliche Versorgungsdruck für die Kaltgaszuführung zu der Überschalldüse eingestellt werden. Ferner läßt sich durch Drucksenkung mit dem Druckminderer eine gegenüber der Umgebungstemperatur erniedrigte Temperatur einstellen, um so wiederum die Eisbildung zu fördern.conveniently, is a reservoir for Cold gas is provided, in which the cold gas under an overpressure in terms of a supply pressure for the supersonic nozzle. The required supply pressure for the cold gas supply can then be increased by means of a pressure reducer the supersonic nozzle become. Furthermore, by reducing the pressure with the pressure reducer compared to the ambient temperature set a lower temperature, in order to prevent ice formation to promote.

Insbesondere ist dabei ein Druckminderer der Überschalldüse vorgeschaltet, um so eben die Temperatur des dem Unterschallbereich der Überschalldüse zugeführten Kaltgases einstellen zu können und den entsprechenden Versorgungsdruck einstellen zu können. Mittels des Druckminderers ist dann die Temperatur des Kaltgases zur Einkopplung in die Überschalldüse zumindest bezüglich des Unterschreitens einer Schwelle einstellbar.In particular, a pressure reducer is connected upstream of the supersonic nozzle, just the temperature of the cold gas supplied to the subsonic area of the supersonic nozzle to be able to adjust and to be able to set the corresponding supply pressure. through of the pressure reducer is then the temperature of the cold gas for coupling in the supersonic nozzle at least in terms of of falling below a threshold adjustable.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung.The following description of a preferred embodiment serves in connection with the drawing to explain the invention in more detail.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 1 a schematic representation of an embodiment of a device according to the invention;

2 eine schematische Darstellung der Strömungsverhältnisse in einer mit Kaltgas betriebenen Überschalldüse, und 2 is a schematic representation of the flow conditions in a supersonic nozzle operated with cold gas, and

3 eine schematische Darstellung der Eisbildung in einer mit Kaltgas betriebenen Überschalldüse. 3 is a schematic representation of ice formation in a supersonic nozzle operated with cold gas.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Sichtbarmachung der Strömungsablösung in einer Überschalldüse 10, welche in 1 als Ganzes mit 12 bezeichnet ist, umfaßt als Reservoir für ein Kaltgas einen Tank 14. Die Überschalldüse 10 wird nicht mit aus einem Verbrennungsvorgang stammenden Gas betrieben, sondern eben mit aus dem Reservoir 14 zugeführten Kaltgas. Bei dem Kaltgas handelt es sich beispielsweise um Stickstoff.An embodiment of a device according to the invention for visualizing the flow separation in a supersonic nozzle 10 , what a 1 as a whole with 12 is a reservoir for a cold gas 14 , The supersonic nozzle 10 is not operated with gas from a combustion process, but with the reservoir 14 cold gas supplied. The cold gas is, for example, nitrogen.

Das Kaltgas steht in dem Tank 14 unter einem Druck, welcher höher ist als der vorgesehene Zuführungsdruck P0 (Versorgungsdruck) für das Kaltgas zu der Überschalldüse 10, so daß durch einen Druckminderer 16 gesteuert der Druck auf den Zuführungsdruck P0 herabsetzbar ist. Bei dem Druckminderer 16 handelt es sich beispielsweise um einen Dom-Druckminderer.The cold gas is in the tank 14 under a pressure which is higher than the intended supply pressure P 0 (supply pressure) for the cold gas to the supersonic nozzle 10 so that through a pressure reducer 16 controlled, the pressure can be reduced to the supply pressure P 0 . At the pressure reducer 16 it is, for example, a dome pressure reducer.

Der Druckminderer 16 wird von einer Temperatur-Einstellungseinrichtung 18 umfaßt, über die die Temperatur des Kaltgases, welches der Überschalldüse 10 zugeführt wird, einstellbar ist. Über einen Druckminderer 16 läßt sich eine Temperatur erreichen, welche niedriger ist als die Temperatur, mit der das Kaltgas dem Druckminderer 16 zugeführt wird. Es kann auch vorgesehen sein, daß die Zuführungstemperatur zu der Überschalldüse 10 über die Temperatur-Einstellungseinrichtung 18 auf einen spezifischen Wert eingestellt wird, indem eine entsprechende Kühlvorrichtung eingesetzt wird.The pressure reducer 16 is controlled by a temperature setting device 18 includes the temperature of the cold gas, which the supersonic nozzle 10 is fed, is adjustable. Via a pressure reducer 16 a temperature can be reached which is lower than the temperature at which the cold gas flows to the pressure reducer 16 is fed. It can also be provided that the supply temperature to the supersonic nozzle 10 via the temperature setting device 18 is set to a specific value by using an appropriate cooling device.

In einer Zuführungsleitung 20 zwischen dem Tank 14 und einem Eingang des Druckminderers 16 ist ein Ventil 22 angeordnet, welches insbesondere handbetätigbar ist, um so eine fluidwirksame Verbindung zwischen dem Tank 14 und dem Druckminderer 16 herstellen zu können bzw. unterbrechen zu können.In a feed line 20 between the tank 14 and an inlet of the pressure reducer 16 is a valve 22 arranged, which is in particular manually operated, so as to create a fluid-effective connection between the tank 14 and the pressure reducer 16 to be able to produce or interrupt.

Ferner ist in der Leitung 20 ein Automatikventil 24 angeordnet.Also on the line 20 an automatic valve 24 arranged.

Dem Druckminderer 16 ist in der Leitung 20 angeordnet ein Filter 26 vorgeschaltet, um das Kaltgas, welches dem Druckminderer 16 und damit der Überschalldüse 10 zugeführt wird, von eventuellen Verunreinigungen zu reinigen.The pressure reducer 16 is on the line 20 arranged a filter 26 upstream to the cold gas, which the pressure reducer 16 and thus the supersonic nozzle 10 is supplied to clean of any impurities.

Von einem Ausgang des Druckminderers 16 führt eine Leitung 28 zu einem Ende 30 der Überschalldüse 10 zur Einkopplung von Kaltgas, wobei dieses Ende 30 das Ende eines Unterschallbereichs 32 der Überschalldüse 10 bildet.From an outlet of the pressure reducer 16 leads a line 28 to an end 30 the supersonic nozzle 10 for coupling cold gas, this end 30 the end of a subsonic area 32 the supersonic nozzle 10 forms.

In der Leitung 28 ist dem Druckminderer 16 nachgeschaltet ein Steuer- bzw. Regelventil 34 angeordnet, um den Druck P0 des dem Ultraschallbereich 32 der Überschalldüse 10 zugeführten Kaltgases einzustellen. (Dabei kann auch eine weitere Temperaturerniedrigung eintreten.)On the line 28 is the pressure reducer 16 followed by a control or regulating valve 34 arranged to the pressure P 0 of the ultrasonic range 32 the supersonic nozzle 10 adjust supplied cold gas. (A further decrease in temperature can also occur.)

An das Steuer- und Regelventil 34 schließt sich eine Meßstrecke 36 an, bei der es sich beispielsweise um eine Blenden-Meßstrecke handelt, über die der Massestrom des Kaltgases bestimmbar ist, welches in die Überschalldüse 10 eingekoppelt wird.To the control and regulating valve 34 a measuring section closes 36 on, which is, for example, an orifice measuring section via which the mass flow of the cold gas can be determined, which flows into the supersonic nozzle 10 is coupled.

Die Überschalldüse 10 selber weist an ihrem dem Ende 30 gegenüberliegenden Ende 38 eine Düsenöffnung 40 auf. Die Düsenöffnung 40 hat dabei einen größeren Durchmesser als die Überschalldüse 10 im Bereich des Endes 30. Die Düsenöffnung 40 ist an einem sich in Richtung der Düsenöffnung 40 erweiternden Überschallbereich 42 der Überschalldüse 10 gebildet.The supersonic nozzle 10 itself points to its end 30 opposite end 38 a nozzle opening 40 on. The nozzle opening 40 has a larger diameter than the supersonic nozzle 10 in the area of the end 30 , The nozzle opening 40 is at yourself in the direction of the nozzle opening 40 expanding supersonic area 42 the supersonic nozzle 10 educated.

Zwischen dem Unterschallbereich 32 und dem Überschallbereich 42 ist die Überschalldüse tailliert ausgebildet mit einem Übergangsbereich 44 (Düsenhals), so daß Kaltgas, welches aus dem Unterschallbereich 32 über den Übergangsbereich 44 in den Überschallbereich 42 tritt, expandieren kann und damit eine Überschallströmung erzeugt wird. Im Düsenhals wird Schallgeschwindigkeit erreicht.Between the subsonic area 32 and the supersonic area 42 the supersonic nozzle is fitted with a transition area 44 (Nozzle neck) so that cold gas coming from the subsonic area 32 over the transition area 44 in the supersonic area 42 occurs, can expand and thus a supersonic flow is generated. The speed of sound is reached in the nozzle neck.

In der Nähe der Düsenöffnung 40 ist ein Luftbefeuchter 46 angeordnet, bei dem es sich beispielsweise um einen Verdampfer handelt. Durch den Luftbefeuchter 46 läßt sich Luft, welche aus dem Außenraum in die Düsenöffnung 40 strömt, wie unten noch näher beschrieben wird, befeuchten, um dadurch den Taupunkt der Luft heraufzusetzen. (Je höher der Feuchtigkeitsgehalt von Luft, desto höher ist ihre Taupunkttemperatur.) Die Überschalldüse wird optisch beobachtet mit einer oder mehreren Kameras 48, 50, wobei die Kamerastellung von der Ausbildung der Überschalldüse 10 abhängt. Dies wird unten noch näher beschrieben.Near the nozzle opening 40 is an air humidifier 46 arranged, which is, for example, an evaporator. Through the humidifier 46 can air that flows from the outside into the nozzle opening 40 flows, as described in more detail below, humidify, thereby raising the dew point of the air. (The higher the moisture content of air, the higher its dew point temperature.) The supersonic nozzle is visually observed with one or more cameras 48 . 50 , the camera position from the formation of the supersonic nozzle 10 depends. This is described in more detail below.

In einer ersten Kameraposition blickt die Kamera 48 in die Düsenöffnung 40.The camera looks in a first camera position 48 into the nozzle opening 40 ,

In einer alternativen Kamerastellung blickt die Kamera 50 quer zu einer Längsrichtung 52 der Überschalldüse 10 auf eine Außenwand 54 der Überschalldüse 10.In an alternative camera position, the camera is looking 50 across a longitudinal direction 52 the supersonic nozzle 10 on an outer wall 54 the supersonic nozzle 10 ,

Es kann bei einer Variante einer Ausführungsform eine Kühlvorrichtung 56 vorgesehen sein, mittels welcher die Überschalldüse 10 auf eine Temperatur unterhalb der Außentemperatur Ta und insbesondere unterhalb der Gefriertemperatur von Wasser kühlbar ist. Dies wird ebenfalls unten noch näher beschrieben.In one variant of an embodiment, a cooling device can be used 56 be provided, by means of which the supersonic nozzle 10 can be cooled to a temperature below the outside temperature T a and in particular below the freezing temperature of water. This is also described in more detail below.

Das Kaltgas wird, wie in 2 schematisch gezeigt, dem Unterschallbereich 32 der Überschalldüse 10 unter einer bestimmten Temperatur T0 und unter einem bestimmten Punkt P0 zugeführt. Der Druck wird dabei wesentlich durch den Druckminderer 16 und das Steuer- bzw. Regelventil 34 eingestellt und ist höher als der Umgebungsdruck Pa.The cold gas is, as in 2 shown schematically, the subsonic area 32 the supersonic nozzle 10 supplied under a certain temperature T 0 and under a certain point P 0 . The pressure becomes essential through the pressure reducer 16 and the control valve 34 is set and is higher than the ambient pressure P a .

Durch die Druckverminderung im Druckminderer 16 und im Steuer- bzw. Regelventil 34 erfolgt eine Verringerung der Temperatur des Kaltgases im Vergleich zu der Temperatur des Kaltgases im Tank 14, welche im wesentlichen der Außentemperatur Ta entspricht. Diese gegenüber der Außentemperatur Ta erniedrigte Temperatur T0 wird auf einen bestimmten Wert bzw. auf einen Wert unterhalb einer oberen Grenze eingestellt, wie unten noch näher beschrieben wird.By reducing the pressure in the pressure reducer 16 and in the control valve 34 there is a reduction in the temperature of the cold gas compared to the temperature of the cold gas in the tank 14 , which essentially corresponds to the outside temperature T a . This temperature T 0 , which is lower than the outside temperature T a , is set to a specific value or to a value below an upper limit, as will be described in more detail below.

Beim Übergang von dem Übergangsbereich 44 in den Überschallbereich 42 entspannt das Kaltgas. Es tritt dabei eine Druckerniedrigung auf einen Druck Px im Überschallbereich 42 ein. Ferner tritt ein Temperaturabfall von der Temperatur T0 auf die Temperatur Tx ein, wobei dieser Druckabfall und Temperaturabfall beim Übergang von dem Unterschallbereich 32 in den Überschallbereich 42 besonders steil ist.At the transition from the transition area 44 in the supersonic area 42 relaxes the cold gas. A pressure drop occurs to a pressure P x in the supersonic range 42 on. Furthermore, a temperature drop from temperature T 0 to temperature T x occurs , this pressure drop and temperature drop during the transition from the subsonic region 32 in the supersonic area 42 is particularly steep.

An einer Düseninnenwand 60 der Überschalldüse 10 bildet sich im Überschallbereich 42 in einem Grenzschichtbereich 58 eine Grenzschichtströmung des Kaltgases aus. In diesem Grenzschichtbereich 58 erhöht sich aufgrund von Wandreibung die Gastemperatur an der Wand im Vergleich zu der Temperatur Tx außerhalb des Grenzschichtbereichs 58 auf eine Temperatur Tw, welche in der Größenordnung zwischen 94 % bis 96 % der Temperatur T0 des Kaltgases liegt.On an inner wall of the nozzle 60 the supersonic nozzle 10 forms in the supersonic area 42 in a boundary layer area 58 a boundary layer flow of the cold gas. In this boundary layer area 58 due to wall friction, the gas temperature on the wall increases compared to the temperature T x outside the boundary layer area 58 to a temperature T w , which is of the order of between 94% to 96% of the temperature T 0 of the cold gas.

In einem Ablösungsbereich 62 löst sich die Strömung im Überschallbereich 42 von der Düseninnenwand 60 ab. Dieser Ablösungsbereich 62 hängt unter anderem von dem Druck P0 ab, mit dem das Kaltgas der Überschalldüse 10 zugeführt wird. Das Ablösungsverhalten ist beispielsweise relevant bezüglich der Ausbildung von Seitenkräften an der Überschalldüse 10 und damit bezüglich deren Schwingungsverhalten, was wiederum Auswirkungen auf Triebwerk und Nutzlast hat.In a detachment area 62 the flow dissolves in the supersonic area 42 from the inner wall of the nozzle 60 from. This detachment area 62 depends among other things on the pressure P 0 with which the cold gas of the supersonic nozzle 10 is fed. The detachment behavior is relevant, for example, with regard to the development of lateral forces at the supersonic nozzle 10 and thus in terms of their vibration behavior, which in turn has an impact on the engine and payload.

Es bildet sich dann ein abgelöster Düsenstrahl 64 aus. Dieser Düsenstrahl 64 reißt Umgebungsluft 66 mit sich, was dazu führt, daß Luft aus der Umgebung in einer Strömung 68 über die Düsenöffnung 40 in die Überschalldüse 10 nachströmt. Diese Strömung 68 strömt dabei an der Düseninnenwand 60 entlang bis zum Ablösungsbereich 62, ändert dort ihre Richtung und wird dann eben vom Düsenstrahl 64 mitgerissen aus der Düsenöffnung 40 herausgeführt.A detached jet jet then forms 64 out. This jet 64 rips ambient air 66 with it, which causes air from the environment to flow 68 through the nozzle opening 40 into the supersonic nozzle 10 nachströmt. This current 68 flows on the inside of the nozzle 60 along to the detachment area 62 , changes direction there and is then just blown by the jet 64 swept away from the nozzle opening 40 led out.

Die Luft in der Strömung 68 wird dabei beim Einströmen in die Überschalldüse 10 beschleunigt, da sich der Düsenquerschnitt in dem Überschallbereich 42 von der Düsenöffnung 40 in Richtung des Endes 30 verjüngt. Aufgrund dieser Beschleunigung tritt ein Druckabfall ein und die nachströmende Umgebungsluft kühlt ab.The air in the flow 68 is when it flows into the supersonic nozzle 10 accelerates because the nozzle cross-section is in the supersonic area 42 from the nozzle opening 40 towards the end 30 rejuvenated. Because of this acceleration, the pressure drops and the incoming ambient air cools down.

Wird die Temperatur T0 niedrig genug gewählt, dann ist im Ablösungsbereich 62 die Wandtemperatur der Überschalldüse 10 unterhalb des Gefrierpunkts von Wasser erniedrigt. Ist die Temperatur insbesondere unterhalb der Taupunkttemperatur der nachströmenden Luft, so bilden sich benachbart zu dem Ablösungsbereich 62 in einem Niederschlagsbereich 70 Eiskristalle an der Düseninnenwand 60. Dieser Niederschlagsbereich 70 weist dabei zu dem Ablösungsbereich 62 hin eine relativ scharfe Begrenzung 72 auf, welche somit die Ablösungslinie der Überschallströmung anzeigt.If the temperature T 0 is chosen low enough, then it is in the separation range 62 the wall temperature of the supersonic nozzle 10 lowered below the freezing point of water. If the temperature is in particular below the dew point temperature of the inflowing air, it forms adjacent to the separation area 62 in a precipitation area 70 Ice crystals on the inside of the nozzle 60 , This rainfall area 70 points to the detachment area 62 towards a relatively sharp limit 72 on, which thus indicates the separation line of the supersonic flow.

Die Temperatur T0 des Kaltgases bei der Zuführung zu dem Unterschallbereich 32 der Überschalldüse 10 ist gerade so gewählt, daß in die Düsenöffnung 40 nachströmende Umgebungsluft an der Düseninnenwand 60 unterhalb deren Taupunkttemperatur gekühlt wird und sich der Niederschlagsbereich 70 mit Eiskristallbildung an der Düseninnenwand 60 bilden kann. Die Eislinie 72 zeigt dann die Ablösungslinie 62 als Begrenzung des Ablösungsbereichs 62 an. (Im Idealfall ist der Ablösungsbereich 62 linienhaft um einen Innendurchmesser der Überschalldüse 10 ausgebildet.)The temperature T 0 of the cold gas when it is fed to the subsonic region 32 the supersonic nozzle 10 is just chosen so that in the nozzle opening 40 inflowing ambient air on the inner wall of the nozzle 60 below whose dew point temperature is cooled and the precipitation range 70 with ice crystal formation on the inner wall of the nozzle 60 can form. The ice line 72 then shows the peel line 62 as a limitation of the separation area 62 on. (Ideally, the separation area 62 linearly around an inner diameter of the supersonic nozzle 10 educated.)

Es hat sich in der Praxis als vorteilhaft erwiesen, wenn die Temperatur T0 unterhalb ca. 5°C liegt. Wird die Luft in der Nähe der Düsenöffnung 40 über den Luftbefeuchter 46 befeuchtet, so daß die nachströmende Umgebungsluft einen höheren Feuchtigkeitsgehalt hat, dann wird dadurch auch die Taupunkttemperatur erhöht. Es ist dann möglich, der Überschalldüse 10 Kaltgas mit einer höheren Temperatur T0 zuzuführen und trotzdem einen Niederschlagsbereich 70 mit Eiskristallen zu erhalten, welcher den Ablösungsbereich 62 anzeigt.In practice, it has proven to be advantageous if the temperature T 0 is below approximately 5 ° C. The air is near the nozzle opening 40 over the humidifier 46 humidified so that the incoming ambient air has a higher moisture content, then the dew point temperature is also increased. It is then possible to use the supersonic nozzle 10 Cold gas with a higher temp rature T 0 and still a precipitation area 70 with ice crystals, which is the detachment area 62 displays.

Gute Ergebnisse haben sich erzielen lassen, wenn die Temperatur T0 für das Kaltgas unterhalb 17°C und insbesondere 15°C liegt.Good results have been achieved if the temperature T 0 for the cold gas is below 17 ° C. and in particular 15 ° C.

Die Überschalldüse 10 ist vorzugsweise aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit und insbesondere sehr viel geringerer Wärmeleitfähigkeit als die eines metallischen Materials hergestellt. Dadurch ist auch die Wärmekapazität der Überschalldüse 10 gering. Dadurch wiederum können die Düsenwände durch die expandierende Kaltgasströmung abgekühlt werden und der Wärmefluß aufgrund der Strömungsführung des Kaltgases in der Strömungsrichtung entlang der Düseninnenwand 60 wird durch einen Wärmefluß von der Düsenaußenwand her aufgrund von innerer Wärmeleitfähigkeit in den Düsenwänden nicht beeinflußt. Dadurch läßt sich ein definierter Niederschlagsbereich 70 mit beobachtbarer Eiskristallbildung erreichen.The supersonic nozzle 10 is preferably made of a material with low thermal conductivity and in particular much lower thermal conductivity than that of a metallic material. This also increases the heat capacity of the supersonic nozzle 10 low. This in turn allows the nozzle walls to be cooled by the expanding cold gas flow and the heat flow due to the flow of the cold gas in the flow direction along the inner wall of the nozzle 60 is not affected by a heat flow from the outer wall of the nozzle due to internal thermal conductivity in the nozzle walls. This allows a defined precipitation range 70 achieve with observable ice crystal formation.

Es ist denkbar, daß, wenn die Überschalldüse 10 anstatt aus einem bevorzugten Kunststoffmaterial aus Metall hergestellt ist, die Überschalldüse 10 mittels der Kühlvorrichtung 56 auf eine Temperatur unterhalb der Außentemperatur Ta abzukühlen, um einen scharfen Niederschlagsbereich 70 beobachten zu können.It is conceivable that if the supersonic nozzle 10 rather than being made from a preferred plastic plastic material, the supersonic nozzle 10 by means of the cooling device 56 to cool to a temperature below the outside temperature T a to have a sharp precipitation area 70 to be able to observe.

Bei einer Variante einer Ausführungsform ist die Überschalldüse 10 aus einem transparenten Kunststoff wie Acrylglas hergestellt. Die Eiskristallbildung an der Düseninnenwand 60 läßt sich dann über die Kamera 50 von außen beobachten, welche auf die Außenwand 54 der Überschalldüse 10 blickt.In a variant of an embodiment, the supersonic nozzle is 10 made from a transparent plastic such as acrylic glass. Ice crystal formation on the inner wall of the nozzle 60 can then be on the camera 50 watch from the outside, which on the outer wall 54 the supersonic nozzle 10 looks.

Es ist auch möglich, die Düseninnenwand 60 kontrastverstärkend auszubilden, beispielsweise indem die Düseninnenwand 60 oder bei Herstellung aus transparentem Material die Außenwand mit einem schwarzen Anstrich versehen wird, gegenüber dem sich die Eiskristallbildung leichter beobachten läßt. Es kann auch vorgesehen sein, daß die Überschalldüse 10 aus einem schwarzen Kunststoffmaterial hergestellt ist.It is also possible to use the inner wall of the nozzle 60 training to increase contrast, for example by the inner wall of the nozzle 60 or in the case of production from transparent material, the outer wall is provided with a black paint, against which the ice crystal formation can be observed more easily. It can also be provided that the supersonic nozzle 10 is made of a black plastic material.

Über eine Kamera 48, welche in die Düsenöffnung 40 schräg zu der Längsrichtung 52 blickt, läßt sich dann ebenfalls eine Beobachtung des Niederschlagsbereich 70, beispielsweise in Abhängigkeit von dem Druck P0 des zugeführten Kaltgases, realisieren.Via a camera 48 which in the nozzle opening 40 obliquely to the longitudinal direction 52 looks, you can also observe the precipitation area 70 , for example depending on the pressure P 0 of the cold gas supplied.

Wird beispielsweise der Druck P0 des Kaltgases erhöht, dann verlagert sich der Ablösungsbereich 62 in Richtung der Düsenöffnung 40. Eiskristalle in dem Niederschlagsbereich 70 werden dann in den Grenzschichtbereich 58 geraten und verdampfen. Es wird sich ein neuer Niederschlagsbereich 70 angrenzend an den Ablösungsbereich 62 bilden.If, for example, the pressure P 0 of the cold gas is increased, the separation area is shifted 62 towards the nozzle opening 40 , Ice crystals in the precipitation area 70 are then in the boundary layer area 58 get and evaporate. There will be a new rainfall area 70 adjacent to the peel area 62 form.

Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß man zum Versuchsende hin den Druck P0 schnell fallen läßt. Auf diese Weise kann eine "Abbildung" der Temperaturverhältnisse an der Düseninnenwand 60 vor dem Abschalten des Druckes P0 erreicht werden, da sich der Niederschlagsbereich 70, der die Strömungsverhältnisse vor dem Abschalten charakterisiert, durch Eisbildung auf den Bereich der Düseninnenwand 60 ausdehnt, der zuvor mit einer anliegenden Kaltgasströmung bedeckt war.It can be provided according to the invention that the pressure P 0 is dropped rapidly towards the end of the experiment. In this way it is possible to "map" the temperature conditions on the inner wall of the nozzle 60 before switching off the pressure P 0 can be reached, as the precipitation range 70 , which characterizes the flow conditions before switching off, through ice formation on the area of the inner wall of the nozzle 60 expands that was previously covered with an adjacent cold gas flow.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und durch das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem Kaltgas mit einer Temperatur T0 zugeführt wird, welche so niedrig gewählt wird, daß für in die Düsenöffnung 40 nachströmende Umgebungsluft an der Düseninnenwand 60 der Taupunkt und insbesondere der Gefrierpunkt von Wasser unterschritten wird, läßt sich auf einfache Weise mit guter Genauigkeit über Eiskristallbildung an der Düseninnenwand 60 eine Ablösungslinie für die Überschallströmung in der Überschalldüse 10 beobachten. Die Beobachtung kann mit gewöhnlichen Videokameras aufgenommen werden. Die Düseninnenwand 60 muß nicht speziell behandelt werden, so daß die Grenzschichtströmung auch nicht beeinflußt wird. Auch eine spezielle Behandlung des Kaltgases ist nicht erforderlich.By the device according to the invention and by the method according to the invention, in which cold gas is supplied at a temperature T 0 , which is chosen so low that for in the nozzle opening 40 inflowing ambient air on the inner wall of the nozzle 60 the water falls below the dew point and in particular the freezing point, can be easily and with good accuracy via ice crystal formation on the inner wall of the nozzle 60 a separation line for the supersonic flow in the supersonic nozzle 10 observe. The observation can be recorded with ordinary video cameras. The inside wall of the nozzle 60 does not have to be specially treated so that the boundary layer flow is not influenced either. A special treatment of the cold gas is also not necessary.

Claims (28)

Verfahren zur Sichtbarmachung der Strömungsablösung in einer Überschalldüse, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschalldüse mit Kaltgas betrieben wird und daß das Kaltgas mit einer gegen die Umgebungstemperatur so erniedrigten Temperatur einem Unterschallbereich der Überschalldüse zugeführt wird, daß die Temperatur von Luft, welche an einer Düsenöffnung aus der Umgebung in die Überschalldüse strömt, an einer Düseninnenwand unter dem Taupunkt der Luft liegt.A process for making the flow separation visible in a supersonic nozzle, characterized in that the supersonic nozzle is operated with cold gas and in that the cold gas is supplied to a subsonic region of the supersonic nozzle at a temperature which is so low in relation to the ambient temperature that the temperature of air exiting the nozzle opening Environment flows into the supersonic nozzle, on a nozzle inner wall below the dew point of the air. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur an der Düseninnenwand unter die Gefriertemperatur von Wasser fällt.A method according to claim 1, characterized in that the Temperature on the inside of the nozzle falls below the freezing temperature of water. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltgas dem Unterschallbereich der Überschalldüse mit einer Temperatur unterhalb von 17°C zugeführt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that that this Cold gas the subsonic area of the supersonic nozzle with a temperature below of 17 ° C supplied becomes. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltgas dem Unterschallbereich der Überschalldüse mit einer Temperatur von 5°C zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that the Cold gas the subsonic area of the supersonic nozzle with a temperature of 5 ° C is supplied. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Umgebungsluft im Bereich der Düsenöffnung befeuchtet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that ambient air moistened in the area of the nozzle opening becomes. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisbildung an einer Düseninnenwand beobachtet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that the Ice formation on an inner wall of the nozzle is observed. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisbildung optisch beobachtet wird.A method according to claim 6, characterized in that the Ice formation is observed optically. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Düsenwand durchsichtig ausgebildet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that a nozzle wall is transparent. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschalldüse quer zu einer Düsenachse beobachtet wird.A method according to claim 8, characterized in that the supersonic nozzle is transverse to a nozzle axis is observed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschalldüse kontrasterhöhende Wände aufweist.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the supersonic nozzle has contrast-increasing walls. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschalldüse mit einer Blickrichtung in die Düsenöffnung beobachtet wird.A method according to claim 10, characterized in that the supersonic nozzle with a line of sight observed in the nozzle opening becomes. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschalldüse aus einem Material mit kleiner Wärmeleitfähigkeit hergestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the supersonic nozzle from a Material with low thermal conductivity will be produced. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschalldüse von außen gekühlt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the supersonic nozzle is cooled from the outside. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltgas aus einem Reservoir geliefert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that the Cold gas is supplied from a reservoir. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltgas in dem Reservoir unter Überdruck bezüglich einem Versorgungsdruck für die Überschalldüse steht.A method according to claim 14, characterized in that this Cold gas in the reservoir under excess pressure in terms of is a supply pressure for the supersonic nozzle. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltgas über einen Druckminderer auf die Zuführungstemperatur zu dem Unterschallbereich der Überschalldüse gekühlt wird.A method according to claim 15, characterized in that this Cold gas over a pressure reducer to the supply temperature is cooled to the subsonic area of the supersonic nozzle. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Versorgungsdruck für die Versorgung der Überschalldüse mit Kaltgas schnell erniedrigt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that a Supply pressure for the supply of the supersonic nozzle with cold gas is quickly degraded. Vorrichtung zur Sichtbarmachung des Ablösungsverhaltens einer Strömung in einer Überschalldüse (10), welche mit einem Kaltgas betrieben wird, umfassend eine Temperatur-Einstellungseinrichtung (18) für das Kaltgas, mittels welcher die Temperatur des Kaltgases, welches einem Unterschallbereich (32) der Überschalldüse (10) zugeführt ist, so einstellbar ist, daß die Temperatur von Luft, welche aus der Umgebung in eine Düsenöffnung (40) einströmt, an einer Düseninnenwand (60) unter dem Taupunkt der Luft liegt.Device for visualizing the separation behavior of a flow in a supersonic nozzle ( 10 ), which is operated with a cold gas, comprising a temperature setting device ( 18 ) for the cold gas, by means of which the temperature of the cold gas, which is a subsonic area ( 32 ) the supersonic nozzle ( 10 ) is adjustable so that the temperature of air flowing from the environment into a nozzle opening ( 40 ) flows in, on a nozzle inner wall ( 60 ) is below the dew point of the air. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Kaltgases so gewählt ist, daß die Temperatur an der Düseninnenwand unterhalb der Gefriertemperatur von Wasser liegt.A method according to claim 18, characterized in that the Cold gas temperature selected in this way is that the Temperature on the inside of the nozzle is below the freezing temperature of water. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Düsenöffnung (40) ein Luftbefeuchter (46) angeordnet ist.Method according to claim 18 or 19, characterized in that in the vicinity of the nozzle opening ( 40 ) a humidifier ( 46 ) is arranged. Verfahren nach Anspruch 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschalldüse (10) aus einem Material kleiner Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist.Method according to claims 18 to 20, characterized in that the supersonic nozzle ( 10 ) is made of a material with low thermal conductivity. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlvorrichtung zur Kühlung der Überschalldüse (10) von außen vorgesehen ist.Method according to one of claims 18 to 21, characterized in that a cooling device for cooling the supersonic nozzle ( 10 ) is provided from the outside. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschalldüse (10) aus einem durchsichtigen Material hergestellt ist.Method according to one of claims 18 to 22, characterized in that the supersonic nozzle ( 10 ) is made of a transparent material. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Überschalldüse (10) kontrasterhöhende Wände aufweist.Method according to one of claims 18 to 23, characterized in that the supersonic nozzle ( 10 ) has contrast-increasing walls. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Kameras (48, 50) zur Beobachtung von Eisbildung in der Überschalldüse (10) vorgesehen sind.Method according to one of claims 18 to 24, characterized in that one or more cameras ( 48 . 50 ) to observe ice formation in the supersonic nozzle ( 10 ) are provided. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reservoir (14) für Kaltgas vorgesehen ist, in welchem das Kaltgas unter einem Überdruck bezüglich eines Versorgungsdrucks für die Überschalldüse (10) steht.Method according to one of claims 18 to 25, characterized in that a reservoir ( 14 ) is provided for cold gas, in which the cold gas is under an overpressure with respect to a supply pressure for the supersonic nozzle ( 10 ) stands. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckminderer (16) der Überschalldüse (10) vorgeschaltet ist.Method according to claim 26, characterized in that a pressure reducer ( 16 ) the supersonic nozzle ( 10 ) is connected upstream. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Druckminderers (16) die Temperatur des Kaltgases zur Einkopplung in die Überschalldüse (10) einstellbar ist.A method according to claim 27, characterized in that by means of the pressure reducer ( 16 ) the temperature of the cold gas for coupling into the supersonic nozzle ( 10 ) is adjustable.
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