DE4025314A1 - Messverfahren zum ermitteln der stroemungsgeschwindigkeitsvektoren und der temperaturverteilung einer ungleichfoermig durchstroemten flaeche - Google Patents
Messverfahren zum ermitteln der stroemungsgeschwindigkeitsvektoren und der temperaturverteilung einer ungleichfoermig durchstroemten flaecheInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Meßverfahren zum Ermitteln der
Strömungsgeschwindigkeitsvektoren und der
Temperaturverteilung einer ungleichförmig durchströmten
ebenen Fläche, mit Hilfe wenigstens eines umströmten
wärmeabgebenden Elements, mehreren Temperatursonden und einer
datenverarbeitenden Auswerteeinheit, wobei die Fläche
zeilenweise durchgemessen wird.
Meßverfahren zum Ermitteln der
Strömungsgeschwindigkeitsvektoren sowie für manche
Anwendungen der Temperaturverteilung einer beliebigen
durchströmten Fläche finden häufig Anwendung, um
beispielsweise Aufschlüsse über die Aerodymamik eines
umströmten Körpers zu erhalten. Dabei kommt jede Art von
Strömungsmedien in Betracht, welche flüssig oder gasförmig
sein können.
Eine häufige Anwendung finden derartige Meßverfahren zwecks
Untersuchung der durch einen Kraftfahrzeugkühler tretenden
Strömung. Hierbei ist eine Optimierung im Sinne einer optimal
wärmetauschenden Umströmung bei minimalen Strömungsverlusten
erforderlich. Dabei sind in erster Linie die
Strömungsgeschwindigkeitsvektoren und in Verbindung damit die
Temperaturverteilung der gesamten durchströmten Kühlerfläche
von Interesse.
Hierzu ist ein Meßverfahren unter Verwendung einer Laser-
Doppler-Anlage in Verbindung mit einer Temperatursonde
bekannt. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in VDI -
Nachrichten, Reihe 7, Nr. 78: "Laser-Doppler-Untersuchungen
und einige theoretische Überlegungen zur Struktur von
Totwasserströmungen" von A. Leder auf Seite 22, VDI-Verlag
GmbH Düsseldorf 1983, beschrieben. Hierbei wird mit Hilfe
zweier einander kreuzender polarisierter Laserstrahlen und
der Streulichtfrequenz winziger in dem Strömungsfluid
befindlicher Teilchen, die von der Strömung durch den
Kreuzungspunkt der beiden Laserstrahlen transportiert werden,
die Strömungsgeschwindigkeit in dem Kreuzungspunkt direkt
erfaßt. Dabei ist der Abstand der Interferenzstreifen der
einander kreuzenden Laserstrahlen und die Frequenz des
ausgesandten Streulichts proportional zu der
Strömungsgeschwindigkeit. Um die Temperaturverteilung zu
erfassen, ist zusätzlich eine Temperatursonde erforderlich.
Ein solches Meßverfahren, welches mit einer Meßstellung
jeweils die Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit nur in
einem einzigen Meßpunkt erfaßt, ist wegen einer Vielzahl
durchzuführender Messungen und dadurch bedingter hoher
Versuchszeit, sowie weiterhin wegen hoher Rüst- und
Kalibrierzeit und Erschütterungsanfälligkeit für viele
Anwendungen nicht geeignet. Dies trifft insbesondere auf
Messungen bei einem fahrenden Kraftfahrzeug zu.
Ein gattungsgemäßes Meßverfahren ist durch Fujikake,
Katagiri, Suzuki aus SAE of Japan, Heft 21/1980, "Air
Velocity and Temperature Distribution Meter for Automative
Radiator" bekannt. Hierbei wird für jeden Meßpunkt eine
Hitzdrahtsonde mit einem äußerst dünnen und kurzen Hitzdraht
und eine Temperatursonde verwendet. Der Strom durch den
Hitzdraht und die zwischen seinen Enden gemessene elektrische
Spannung sind abhängig von der Temperatur des Hitzdrahtes und
damit von der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids, da mit
größerer Strömungsgeschwindigkeit eine größere Abkühlung des
Hitzdrahtes erfolgt. Die Hitzdrahtsonde kann auch durch eine
Thermistorsonde ersetzt werden, bei welcher anstatt eines
Hitzedrahts ein Halbleiter verwendet wird. Es ist möglich,
eine Mehrzahl von derartigen kombinierten Hitzdraht- und
Temperatursonden längs einer Geraden nebeneinander zu
montieren und als Meßrechen gemeinsam über die durchströmte
Fläche zu verschieben, um die gesamte Meßfläche zu erfassen.
Dabei erhält man in jeder Meßstellung des Meßrechens eine
Vielzahl von Einzelmessungen, was den Vorteil einer kurzen
Versuchszeit bedeutet. Aufgrund der Vielzahl einzelner Sonden
muß man jedoch hohe Rüst- und Kalibrierzeiten und damit
Kosten in Kauf nehmen. Weiterhin liegt bei derartigen
Hitzdraht- oder Thermistorsonden eine relativ hohe
Empfindlichkeit in bezug auf Änderungen der
Strömungsrichtung, Erschütterungen, Temperaturschwankungen
sowie ein hoher Störeinfluß auf die Strömung vor. Dies bringt
ebenso Komplikationen bei vielen Anwendungen wie bspw. dem
Messen bei fahrendem Kraftfahrzeug mit sich.
Die Erfindung löst die Aufgabe, ein Meßverfahren der eingangs
erwähnten Art und eine Einrichtung zum Durchführen dieses
Meßverfahrens zu schaffen, wobei bei geringer Rüst-,
Kalibrier- und Versuchszeit sowie geringer Empfindlichkeit
gegen Störeinflüsse ausreichend genaue Meßergebnisse erzielt
werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß über
die Länge des sich geradlinig über die Fläche erstreckenden
wärmeabgebenden Elements hin eine zu dem abgegebenen
Gesamtwärmestrom proportionale Meßgröße gemessen wird und an
mehreren längs des wärmeabgebenden Elements verteilten
Meßstellen mittels paarweise beidseitig des wärmeabgebenden
Elements im Abstand voneinander angeordneter Temperatursonden
die Temperaturen in Strömungsrichtung bzw. in Richtung einer
Strömungskomponente gemessen werden, und daß die
Strömungsgeschwindigkeitsbeträge im Bereich der einzelnen
Meßsondenpaare jeweils aus der zu dem Gesamtwärmestrom
proportionalen Meßgröße und den einzelnen gemessenen
Temperaturen von der Auswerteeinheit durch Iterieren
errechnet werden.
Für das Ermitteln der Geschwindigkeitsvektoren und
Temperaturverteilung in einer freien Fläche wird vorteilhaft
das Strömungsmedium von dem wärmeabgebenden Element meßbar
aufgeheizt und vor der Temperaturmessung werden die beiden
Meßsonden jedes Meßsondenpaares solange um das wärmeabgebende
Element verkippt, bis die Temperaturdifferenz zwischen ihnen
ein Maximum erreicht, womit durch die Kippstellung der
jeweiligen Meßsonden eines Meßsondenpaares jeweils die
Richtung der Strömungskomponente ermittelt wird.
Um die Geschwindigkeitsvektoren der gesamten freien
durchströmten Fläche zu erfassen, werden dabei vorteilhaft
für eine erste Meßreihe das wärmeabgebende Element und mit
diesem die Temperatursonden gemeinsam in einer ersten
Richtung über die gesamte Fläche und daraufhin für eine
zweite Meßreihe in einer zu der ersten Richtung lotrechten
Richtung, über die gesamte Fläche verlagert, wonach von der
Auswerteeinheit aus den Meßwerten der ersten und zweiten
Meßreihe die Geschwindigkeitsvektoren errechnet werden.
Zum Durchführen der vorgenannten vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung zum Durchmessen einer freien durchströmten
Fläche wird als wärmeabgebendes Element ein Hitzdraht
verwendet und als die zu dem abgegebenen Gesamtwärmestrom
proportionale Meßgröße die elektrische Spannung zwischen
Hitzdrahtanfang und Hitzdrahtende gemessen. Dabei kann
zusätzlich zur elektrischen Spannung der durch den Hitzdraht
fließende elektrische Strom gemessen werden, oder gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der durch
den Hitzdraht fließende elektrische Strom auf einem
definierten konstanten Wert gehalten werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Meßverfahrens, wie sie bei Messungen in
einer durchströmten Kühlerfläche Anwendung findet, wird als
wärmeabgebendes Element ein Kühlerrohr verwendet und als zu
dem abgegebenen Gesamtwärmestrom proportionale Meßgröße die
Differenz der Temperatur des zu kühlenden Mediums zwischen
Kühlerrohreintritt und Kühlerrohraustritt gemessen. Dabei
kann zusätzlich zu der Temperaturdifferenz der Massenstrom
des zu kühlenden Mediums gemessen werden.
Zum Durchmessen einer freien durchströmten Fläche mit dem
erfindungsgemäßen Meßverfahren kann vorteilhaft eine
Einrichtung verwendet werden mit einem zu dem Hitzdraht
parallelen rohrförmigen Meßsondenhalter, aus welchem
paarweise angeordnete Temperatursonden kragen, deren
Meßpunkte in gemeinsamer Ebene mit dem Hitzdraht liegen,
wobei die zur Auswerteeinheit führenden Temperatur-
Meßleitungen durch den Meßsondenhalter verlaufen, und die
Einrichtung weiterhin mindestens zwei mit dem Meßsondenhalter
verbundene Hitzdrahthalter aufweist, wobei die Einheit aus
Temperatursonden, Meßsondenhalter, Hitzdrahthalter und
Hitzdraht einen längs der Meßfläche senkrecht zum Hitzdraht
verlagerbaren Meßrechen bildet, der für das Verkippen der
Temperatursonden um den Hitzdraht drehbar gelagert ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Einrichtung
kann der Hitzdraht von einer biegesteifen Ummantelung umgeben
sein, welche in der Mitte zwischen den jeweils einander
benachbarten Temperatursondenpaaren angeordnete
Strömungsrichter trägt.
Zum Durchmessen einer durchströmten Kühlerfläche mit dem
erfindungsgemäßen Meßverfahren kann vorteilhaft eine
Einrichtung verwendet werden, bei welcher sich vor und hinter
einem mehrere Kühlerrohre tragenden Kühler jeweils ein aus
längs einer Geraden angeordneten und Temperatursonden
ausgebildeter und längs der Fläche verlagerbarer Meßrechen
befindet, und sich in beiden an den jeweiligen
Kühlerrohrenden befindlichen Wasserkästen jeweils ein
weiterer aus längs einer Geraden angeordneten und jeweils in
die Kühlerrohre ragenden Temperatursonden ausgebildeter
Meßrechen befindet, wobei diese Temperatursonden zum Messen
der Temperatur des zu kühlenden Mediums zwischen
Kühlerrohreintritt und Kühlerrohraustritt ausgebildet sind.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung dieser Einrichtung
sind der vor und der hinter dem Kühler befindliche Meßrechen
beide gemeinsam durch über ein Getriebe gekoppelte
Gewindespindeln verschiebbar.
Der Grundgedanke des erfindungsgemäßen Meßverfahrens liegt
darin, möglichst wenige und einfache Messungen durchzuführen.
Dabei erhält man mit dem erfindungsgemäßen Meßverfahren bei
nur wenigen und einfach zu erfassenden Meßgrößen bei jeweils
nur einer einzigen Meßstellung eine Vielzahl von
Geschwindigkeitsvektoren durch Iterieren mittels einer
datenverarbeitenden Auswerteeinheit. Dabei werden nur genau
diejenigen Größen gemessen, welche besonders leicht zu messen
sind.
Hierbei ist in bezug auf die dem Gesamtwärmestrom
proportionale Meßgröße zu unterscheiden, ob die erste
vorteilhafte Meßverfahrensvariante, d. h. die Messung mittels
eines Hitzdrahtes als wärmeabgebendes Element in einer freien
Fläche durchgeführt wird, oder ob die zweite vorteilhafte
Meßverfahrensvariante, d. h. die Messung einer durchströmten
Kühlerfläche Anwendung findet, wobei das wärmeabgebende
Element ein Kühlerrohr ist.
Bei der ersten Meßverfahrensvariante mit einem Hitzdraht als
wärmeabgebendes Element wird die Spannung zwischen den
Hitzdrahtenden gemessen, was eine besonders einfach zu
messende Größe ist. Die Spannung ist hier die zum abgegebenen
Gesamtwärmestrom proportionale Meßgröße. Zusätzlich wird
jedoch in der Regel die Stromstärke gemessen, da diese
ebenfalls sehr einfach zu messen ist. In einer besonderen
Ausführungsform wird die Stromstärke durch eine
Regeleinrichtung konstant gehalten und nur die Spannung
ändert sich je nach Abkühlung des Hitzdrahtes und damit als
Funktion der Strömungsgeschwindigkeit. Dies bringt eine
weitere Vereinfachung des Rechenverfahrens und damit eine
kürzere Rechenzeit mit sich.
Bei der zweiten Meßverfahrensvariante mit einem Kühlerrohr
als wärmeabgebendes Element wird die Temperatur des zu
kühlenden Fluids zwischen Kühlerrohreintritt und
Kühlerrohraustritt gemessen. Die Temperaturdifferenz ist hier
die zum abgegebenen Gesamtwärmestrom proportionale Meßgröße.
Zusätzlich kann jedoch der Massenstrom durch das Kühlerrohr
gemessen werden, da dieser ebenfalls relativ einfach zu
messen ist, beispielsweise über die Drehzahl der
Kühlwasserpumpe. Das Messen des Massenstromes ist ebenso wie
das Messen bzw. Konstanthalten der Stromstärke im Falle eines
Hitzdrahtes nicht unbedingt erforderlich, da hierdurch das zu
von der Auswerteeinheit durch Iterieren zu lösende
Differentialgleichungssystem überbestimmt ist. Das Messen des
Massenstroms bringt jedoch ebenfalls eine weitere
Vereinfachung des Rechenverfahrens und damit eine kürzere
Rechenzeit mit sich. Ferner könnte der gemessene Massenstrom
auch zur Kontrolle des Rechenergebnisses verwendet werden.
Bei beiden vorgenannten Meßverfahrensvarianten werden als
weitere Meßgrößen gleichermaßen an mehreren Stellen über die
gesamte Meßbreite gleichzeitig durch paarweise in
Strömungsrichtung voneinander beabstandete Temperatursonden
zwei Temperaturen gemessen. Durch Iterieren mit der
datenverarbeitenden Auswerteeinheit kann aus der dem
abgegebenen Wärmestrom proportionalen Meßgröße und den
einzelnen Temperaturdifferenzen jeweils im Bereich der
Temperatursondenpaare der Betrag der Strömungsgeschwindigkeit
ermittelt werden.
Im Falle einer durchströmten Kühlerfläche ist mit dem
Ermitteln des jeweiligen Betrags der Strömungsgeschwindigkeit
der jeweilige Strömungsvektor bereits ermittelt, da der
Kühler als Gleichrichter wirkt und damit dem Strömungsmedium
die Strömungsrichtung aufzwingt, wodurch diese folglich
bekannt ist. Darüber hinaus wird von den Temperatursonden
gleichzeitig die Temperaturverteilung erfaßt, die besonders
im Zusammenhang mit den jeweiligen Geschwindigkeitsvektoren
bei Kühlern von Interesse ist.
Im Falle des Durchmessens einer freien durchströmten Fläche
ist die Richtung des Strömungsgeschwindigkeitsvektors nicht
bekannt und muß folglich ermittelt werden. Dazu wird der
gesamte Meßrechen um den Hitzdraht als geometrische
Rotationsachse gedreht und damit die paarweise voneinander
beabstandeten Temperatursonden. Die Temperatursonden sind so
angeordnet, daß der Hitzdraht und die jeweils beidseitig des
Hitzdrahtes angeordneten Meßpunkte der Temperatursonden in
einer Ebene liegen. Durch den Hitzdraht wird die Strömung
meßbar aufgeheizt. Damit wird von den Temperatursonden genau
dann eine maximale Temperaturdifferenz gemessen, wenn diese
so genau wie durch das Verkippen der Meßsonden zueinander
möglich in Strömungsrichtung ausgerichtet sind. Dies ist
genau dann der Fall, wenn der Strömungsvektor in der von den
Temperatursonden und dem Hitzdraht gebildeten Ebene zu liegen
kommt. Auf diese Weise wird durch Verkippen der
Temperatursonden gegeneinander jeweils ein Richtungswinkel
der Strömung bestimmt. Da durch Iterieren bereits der Betrag
der Strömungsgeschwindigkeit ermittelt wurde, ist somit
jeweils eine Komponente des Strömungsgeschwindigkeitsvektors
bestimmt. Die zweite Komponente des
Strömungsgeschwindigkeitsvektors wird durch Wiederholen des
Meßvorgangs nach Schwenken des Meßrechens um 90° und erneutem
zeilenweisen Durchmessen in einer der ersten Richtung
lotrechten Richtung gewonnen. Aus beiden Meßreihen errechnet
daraufhin die Auswerteeinheit den
Strömungsgeschwindigkeitsvektor. Genau genommen ist das
Gleichungssystem zum Errechnen des
Strömungsgeschwindigkeitsvektors überbestimmt, da hierzu nur
zwei Richtungswinkel und eine einmalige Messung des Betrags
erforderlich sind, der jedoch zweimal gemessen wird, nämlich
für jede Meßreihe einmal. Diese Überbestimmtheit des
Gleichungssystems bietet jedoch als besonderen Vorteil eine
Kontrollmöglichkeit des Ergebnisses.
Damit sind die Geschwindigkeitsvektoren der Strömung über die
gesamte Fläche ermittelt und gleichzeitig wurde von den
Temperatursonden die Temperaturverteilung über die Fläche
ermittelt. Direkt gemessen werden bei dem erfindungsgemäßen
Meßverfahren damit nur Temperaturen bzw. bei Messung mit
Hitzdraht nur Temperaturen plus die ebenfalls einfach zu
messende Hitzdrahtspannung, was besonders einfach zu messende
Meßgrößen sind.
Das erfindungsgemäße Meßverfahren und die erfindungsgemäßen
Einrichtungen zum Durchführen dieses Meßverfahrens sind
äußerst unempfindlich gegen äußere Störeinflüsse wie
beispielsweise Erschütterungen, da die Temperatur- bzw.
Spannungsmessung davon nicht beeinflußt werden. Darüber hinaus
liegt praktisch keine Empfindlichkeit gegen
Temperaturschwankungen vor, da diese ja direkt erfaßt und
somit berücksichtigt werden. Da die Temperatursonden sehr
klein gehalten werden können, wird durch die erfindungsgemäße
Vorrichtung die Strömung so gut wie gar nicht beeinflußt.
Weiterhin liegt eine sehr gute Verträglichkeit mit Änderungen
der Strömungsrichtung vor.
Aufgrund der wenigen und einfachen Messungen ist bei dem
erfindungsgemäßen Meßverfahren nur wenig Zeit und Aufwand für
das Rüsten, Kalibrieren und Durchführen des Versuchs
erforderlich.
Es ist auch möglich, den Meßrechen für das Durchführen der
ersten Meßvariante mit einem Hitzdraht als Meterware zu
produzieren. Dabei kann der Hitzdraht längs der Längsachse
einer rohrförmigen Umhüllung verlaufen und die
Temperatursonden können seitlich aus dieser Umhüllung
herauskragen. Die Meßleitungen der Temperatursonden werden
dabei ebenfalls längs der rohrförmigen Umhüllung geführt und
umgeben damit den Hitzdraht. Vorteilhaft sind die
Temperaturmeßleitungen dabei derart geschachtelt in der
Umhüllung angeordnet, daß der Hitzdraht an jeder Stelle von
der gleichen Anzahl von Meßleitungen umgeben ist.
Die erfindungsgemäßen Einrichtungen zum Durchführen des
erfindungsgemäßen Meßverfahrens werden im folgenden anhand
schematisch dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für frei durchströmte
Flächen mit einem Hitzdraht als wärmeabgebendes Element; und
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine durchströmte
Kühlerfläche, wobei die Kühlerrohre jeweils als ein
wärmeabgebendes Element fungieren.
Fig. 1 zeigt den Meßrechen 1, welcher eine Vielzahl von
paarweise gegenüberliegend angeordneten Temperatursonden 2
enthält, welche aus dem rohrförmigen Meßsondenhalter 3
seitlich herauskragen. Innerhalb des Meßsondenhalters 3 sind
die Meßleitungen 4 geführt, wobei an beiden Enden des
Meßsondenhalters 3 jeweils eine Hälfte der Meßleitungen 4
herausgeführt ist und zu einer nicht dargestellten
datenverarbeitenden Auswerteeinheit geleitet wird. Jede
Meßsonde 2 ist mit einer eigenen Meßleitung 4 verbunden, so
daß nicht nur jeweils die Temperaturdifferenz zwischen den
Meßsonden 2 eines Meßsondenpaares gemessen wird, sondern auch
die Absolutwerte der Temperatur an beiden Meßpunkten. Der
Hitzdraht 6 ist zu seinem Schutz von einer biegesteifen
Ummantelung 7 umgeben, die über die scheibenförmigen
Hitzdrahthalter 5 mit dem Meßsondenhalter 3 verbunden ist.
Die Temperatursonden 2 kragen nicht nur seitlich aus dem
Meßsondenhalter 3 heraus, sondern sind auch nach oben zu dem
Hitzdraht 6 hin abgewinkelt, womit die Meßpunkte der
paarweise angeordneten Temperatursonden 2 und der Hitzdraht 6
in einer Ebene angeordnet sind. Zwischen den
Temperatursondenpaaren befinden sich jeweils scheibenförmige
Strömungsrichter 8, die senkrecht zu dem Hitzdraht 6 an
dessen Umhüllung 7 angeordnet sind.
Der gesamte Meßrechen 1 wird bei den Messungen quer zu seiner
Längsachse schrittweise verschoben, wie von den Pfeilen 9
angedeutet wird. Zum Ausrichten der Temperatursonden 2 in die
Strömungsrichtung wird der Meßrechen um die Achse des
Hitzdrahtes gedreht, wie durch die Pfeile 10 angedeutet ist.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Durchführen
einer zweiten Meßverfahrensvariante, wie sie bei einem Kühler
Anwendung findet. Dabei wird das wärmeabgebende Element von
mehreren horizontalen Kühlerrohren gebildet, welche in der
Zeichnung jedoch nicht dargestellt sind. Der Kühler 11 wird
an beiden Seiten von Wasserkästen 12 begrenzt. In den
Wasserkästen 12 ist jeweils ein Meßrechen 13 mit in die
jeweiligen Kühlerrohre ragenden Temperatursonden 14
angeordnet, welche die Kühlerrohreintrittstemperatur und die
Kühlerrohraustrittstemperatur messen. Vor und hinter dem
Kühler befindet sich jeweils ein parallel zu den Kühlerrohren
verlaufender Meßrechen 15 bzw. 16 mit senkrecht zu der Achse
der Kühlerrohre vertikal stehenden und mit ihren Meßköpfen
längs einer horizontalen Geraden angeordneten
Temperatursonden 19, welche schrittweise mittels über
Getriebe 17 gekoppelter Spindeln 18 längs der Kühlerfläche
verschoben werden.
Claims (12)
1. Meßverfahren zum Ermitteln der
Strömungsgeschwindigkeitsvektoren und der
Temperaturverteilung einer ungleichförmig durchströmten
ebenen Fläche, mit Hilfe wenigstens eines umströmten
wärmeabgebenden Elements, mehreren Temperatursonden und
einer datenverarbeitenden Auswerteeinheit, wobei die
Fläche zeilenweise durchgemessen wird, dadurch
gekennzeichnet, daß über die Länge des sich geradlinig
über die Fläche erstreckenden wärmeabgebenden Elements
hin eine zu dem abgegebenen Gesamtwärmestrom
proportionale Meßgröße gemessen wird und an mehreren
längs des wärmeabgebenden Elements verteilten Meßpunkten
mittels paarweise beidseitig des wärmeabgebenden Elements
im Abstand voneinander angeordneter Temperatursonden die
Temperaturen in Strömungsrichtung bzw. in Richtung einer
Strömungskomponente gemessen werden, und daß die
Strömungsgeschwindigkeitsbeträge im Bereich der einzelnen
Meßsondenpaare jeweils aus der zu dem Gesamtwärmestrom
proportionalen Meßgröße und den einzelnen gemessenen
Temperaturen von der Auswerteeinheit durch Iterieren
errechnet werden.
2. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Strömungsmedium von dem wärmeabgebenden Element
meßbar aufgeheizt wird und vor der Temperaturmessung die
beiden Meßsonden jedes Meßsondenpaares solange um das
wärmeabgebende Element verkippt werden, bis die
Temperaturdifferenz zwischen ihnen ein Maximum erreicht,
womit durch die Kippstellung der jeweiligen Meßsonden
eines Meßsondenpaares jeweils die Richtung der
Strömungskomponente ermittelt wird.
3. Meßverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
zum Durchmessen der Fläche für eine erste Meßreihe das
wärmeabgebende Element und mit diesem die
Temperatursonden gemeinsam in einer ersten Richtung über
die gesamte Fläche und daraufhin für eine zweite Meßreihe
in einer zu der ersten Richtung lotrechten Richtung, über
die gesamte Fläche verlagert werden, wonach von der
Auswerteeinheit aus den Meßwerten der ersten und zweiten
Meßreihe die Geschwindigkeitsvektoren errechnet werden.
4. Meßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß als wärmeabgebendes Element ein
Hitzdraht verwendet wird und als zu dem abgegebenen
Gesamtwärmestrom proportionale Meßgröße die elektrische
Spannung zwischen Hitzdrahtanfang und Hitzdrahtende
gemessen wird.
5. Meßverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich zur elektrischen Spannung der durch den
Hitzdraht fließende elektrische Strom gemessen wird.
6. Meßverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
der durch den Hitzdraht fließende elektrische Strom auf
einem definierten konstanten Wert gehalten wird.
7. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als wärmeabgebendes Element ein Kühlerrohr verwendet wird
und als zu dem abgegebenen Gesamtwärmestrom proportionale
Meßgröße die Differenz der Temperatur des zu kühlenden
Mediums zwischen Kühlerrohreintritt und
Kühlerrohraustritt gemessen wird.
8. Meßverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich zu der Temperaturdifferenz der Massenstrom des
zu kühlenden Mediums gemessen wird.
9. Einrichtung zum Durchführen des Meßverfahrens nach
Anspruch 2 und 4, gekennzeichnet durch einen zu dem
Hitzdraht parallelen rohrförmigen Meßsondenhalter (3),
aus welchem paarweise angeordnete Temperatursonden (2)
kragen, deren Meßpunkte in gemeinsamer Ebene mit dem
Hitzdraht (6) liegen, wobei die zur Auswerteeinheit
führenden Temperatur-Meßleitungen (4) durch den
Meßsondenhalter (3) verlaufen, und durch mindestens zwei
mit dem Meßsondenhalter (3) verbundene Hitzdrahthalter
(5), wobei die Einheit aus Temperatursonden (2),
Meßsondenhalter (3), Hitzdrahthalter (5) und Hitzdraht
(6) einen längs der Meßfläche senkrecht zum Hitzdraht (6)
verlagerbaren Meßrechen (1) bildet, der für das Verkippen
der Temperatursonden (2) um den Hitzdraht (6) drehbar
gelagert ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hitzdraht (6) von einer biegesteifen Ummantelung (7)
umgeben ist, welche in der Mitte zwischen den jeweils
einander benachbarten Temperatursondenpaaren (2)
angeordnete Strömungsrichter (8) trägt.
11. Einrichtung zum Durchführen des Meßverfahrens nach
Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich vor
und hinter einem mehrere Kühlerrohre tragenden Kühler
(11) jeweils ein aus längs einer Geraden angeordneten
Temperatursonden (19) ausgebildeter und längs der Fläche
verlagerbarer Meßrechen (15 bzw. 16) befindet, und sich
in beiden an den jeweiligen Kühlerrohrenden befindlichen
Wasserkästen (12) jeweils ein weiterer aus längs einer
Geraden angeordneten und jeweils in die Kühlerrohre
ragenden Temperatursonden (14) ausgebildeter Meßrechen
(13) befindet, wobei diese Temperatursonden (14) zum
Messen der Temperatur des zu kühlenden Mediums zwischen
Kühlerrohreintritt und Kühlerrohraustritt ausgebildet
sind.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der vor und der hinter dem Kühler (11) befindliche
Meßrechen (15 bzw. 16) beide gemeinsam durch über ein
Getriebe (17) gekoppelte Gewindespindeln (18)
verschiebbar sind.
Priority Applications (1)
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DE19904025314 DE4025314C2 (de) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | Meßverfahren und Vorrichtungen zur Ermittlung von Meßdaten für die Temperaturverteilung und für die Berechnung von Strömungsgeschwindigkeitsvektoren über eine ungleichförmig durchströmte ebene Fläche |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19904025314 DE4025314C2 (de) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | Meßverfahren und Vorrichtungen zur Ermittlung von Meßdaten für die Temperaturverteilung und für die Berechnung von Strömungsgeschwindigkeitsvektoren über eine ungleichförmig durchströmte ebene Fläche |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4025314A1 true DE4025314A1 (de) | 1992-02-13 |
DE4025314C2 DE4025314C2 (de) | 1998-04-09 |
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ID=6411963
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19904025314 Expired - Fee Related DE4025314C2 (de) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | Meßverfahren und Vorrichtungen zur Ermittlung von Meßdaten für die Temperaturverteilung und für die Berechnung von Strömungsgeschwindigkeitsvektoren über eine ungleichförmig durchströmte ebene Fläche |
Country Status (1)
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