DE4224487C2 - Windkanal - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Windkanal gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein solcher Windkanal ist aus dem AGARD Report Nr. 601, "Problems in Wind Tunnel Testing Techniques", London 4/1973, S. 8-9, 8-10 und 8-27, bekannt. Ein solcher Windkanal wurde auch in der älteren Anmeldung DE 41 39 359 A1 vorgeschlagen.

Daneben gibt es aber auch Sonderformen von Schalldämpfern, wie beispielsweise ein solcher mit diffusorförmigem Außenkör­ per und keilförmigem Innenkörper, wie in der DE 38 31 458 A1 gezeigt.

Diese Schalldämpfer dienen in erster Linie zur Reduzierung der Auswirkungen des Gebläsegeräusches auf die Meßstrecke. Gerade Kulissenschalldämpfer können bei ausreichender Dicke wirkungsvoll zur Dämpfung tiefer und mittlerer Frequenzen eingesetzt werden, während hohe Frequenzen mehr oder weniger ungehindert durchstrahlen. Akustisch dünn bedämpfte Umlenk­ ecken eignen sich dagegen vor allem für hohe Frequenzen, weil aufgrund der Strömungsumlenkung auch die akustischen Wellen umgelenkt, also teilweise absorbiert werden. Die tie­ fen Frequenzen hingegen werden von der dünnen Ab­ sorptionsschicht dagegen nur schwach absorbiert.

Überlegungen zur Auswahl von Schalldämpfern finden sich auch in dem eingangs zitierten AGARD Report Nr. 601, Seiten 8-9 und 8-10.

Bei Kulissenschalldämpfern ergibt sich aufgrund deren Materi­ aldicke der Nachteil eines hohen Druckverlustes. Solche Schalldämpfer erhöhen nämlich aufgrund ihrer geometrischen Versperrung die lokalen Strömungsgeschwindigkeiten und erzeu­ gen dadurch zusätzliche Druck- und damit Energieverluste in der Luftführung eines Windkanals. Der Druckverlust Δp ergibt sich dabei als Produkt des formspezifischen Druckverlustbei­ wertes K, der halben Luftdichte ρ und des Quadrats der loka­ len Geschwindigkeit U zu

Aufgrund der Kontinuitätsbedingung

ρ × U × A = const. (2)

folgt, daß bei konstanter Dicke die Geschwindigkeit U in dem Maße steigt, in dem der Strömungsquerschnitt A verkleinert wird. Wird beispielsweise durch einen Schalldämpfer mit gege­ benem Druckverlustbeiwert K der freie Querschnitt halbiert, so führt dies zur Verdopplung der Geschwindigkeit U und gemäß Gleichung (1) zur Vervierfachung des Druckverlustes Δp.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Einsatzmöglichkeiten von hochwirksamen Kulissenschalldämpfern zu erweitern, ohne daß dies mit einem erhöhten Druckverlust im Windkanal erkauft werden müßte.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Windkanal gemäß Patentanspruch 1 ausgeführt ist.

Dabei ist es bereits aus der DLR-Mitteilung 74-27, 1974, "Überlegungen zum Projekt eines Aeroakustik-Windkanals", Titelseite, S. 8, 9, 16 und 17 bekannt, die Umlenkecke als kurzes, gerades Kanalstück auszuführen.

Gemäß der Erfindung werden in vorteilhafter Weise nicht nur die bedämpfte Umlenkecke und der gerade Kulissenschalldämpfer an einem Ort zusammengefaßt, sondern vor allem die aufgrund des Diagonalmaßes (kurzes Kanalstück ist gegenüber seinen jeweils benachbarten Kanalstücken um 45° geneigt) um den Faktor √2 größere Querschnittsfläche in diesem Bereich in besonders günstiger Weise ausgenutzt. Somit ist bei ansonsten gleichen Stoffwerten und Dämpfereigenschaften (ρ, K) der Druckverlust wegen Gleichungen (1) und (2) nur halb so groß, wie bei kon­ ventioneller Anordnung von Kulissenschalldämpfern, nämlich in einem zwischen zwei Umlenkecken gelegenen, geraden Kanalab­ schnitt.

Ist die Anordnung an zwei benachbarten Umlenkecken vorgesehen, zwischen denen in einem geraden Kanalstück das Windkanal- Gebläse angeordnet ist, wie in der Weiterbildung der Erfindung angegeben, so führt dies zu einer besonders günstigen Reduzierung der Auswirkungen des Gebläsegeräusches auf die Meßstrecke.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Ein Windkanal 1, größenmäßig beispielsweise dergestalt ausgebildet, daß er für Messungen an Personenkraftfahrzeugen geeignet ist, weist im Anschluß an eine Luftaustrittsdüse 2 eine als Freistrahlmeßstrecke ausgebildete Meßstrecke 3 mit Drehscheibe 4 und entsprechendem Zubehör 4 auf, auf der das Meßobjekt positioniert werden kann.

Die Meßstrecke 3 ist relativ weiträumig durch mit reflexionsarmen Auskleidungen versehene Begrenzungswände 5 bis 8 abgeschlossen, die neben der Meßstrecke 3 noch einen Teil der Luftaustrittsdüse 2 sowie einen den Freistrahl aufnehmenden Auffangtrichter 9 einschließen.

Dem einen Öffnungswinkel von vorzugsweise 45° aufweisenden Auffang­ trichter 9 ist über eine Engstelle 10 ein bis zu einer ersten Umlenk­ ecke 11 reichender Diffusor 12 nachgeschaltet, wobei sowohl Auffang­ trichter 9 als auch Diffusor 12 und ein sich daran anschließendes kur­ zes, ebenfalls bis zur Umlenkecke 11 reichendes Kanalstück 13 mit einem ausreichend bemessenen Belag 14 aus schallschluckenden Materialien (z. B. offenporiger Schaum, Mineralwolle) ausgekleidet sind.

An die Umlenkecke 11 schließt sich ein bis zu einer weiteren, erfin­ dungsgemäß mit Kulissenschalldämpfern 15 ausgestatteten und somit be­ dämpften Umlenkecke 16 reichendes weiteres Kanalstück 17 an.

Weiter stromab befindet sich die ebenfalls bedämpfte (Umhüllung 18) Gebläseeinheit (Axialgebläse 19), an die sich ein Steildiffusor 20 anschließt, der bis zu einer weiteren, ebenfalls mittels Kulissen­ schalldämpfer 15 bedämpften Umlenkecke 21 reicht.

An ein weiteres gerades Kanalstück 22 schließt sich die letzte Umlenk­ ecke 23 an, der wiederum über einen vorgeschalteten weiteren Steildif­ fusor 24 eine der Düse 2 vorgelagerte Düsenvorkammer 25 mit verschiede­ nen Einbauten wie Gleichrichter 26, Turbulenznetz 27 usw. zur Beruhi­ gung der Luftströmung folgt.

Die Umlenkecken 16, 21 sind mit den zur Dämpfung tiefer und mittlerer Frequenzen ausreichend dick mit schalldämmenden Materialien ausgeklei­ deten Kulissenschalldämpfern 15 versehen und jeweils als kurzes (z. B. 3 m lang) gerades Kanalstück ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine stu­ fenweise Luftumlenkung, nämlich 2 × 45°.

Claims (2)

1. Windkanal, insbesondere für aero-akustische Messungen, mit mindestens einer akustisch bedämpften Umlenkecke und mit einer Anzahl parallel zueinander verlaufen­ der, gerader Kulissenschalldämpfer, dadurch gekenn­ zeichnet, daß innerhalb des Winkanales (1) aus­ schließlich in der Umlenkecke (16, 21) diese Kulis­ senschalldämpfer (15) angeordnet sind, wofür die Umlenkecke (16, 21) als kurzes, gerades Kanalstück von einer für die Schalldämpfung tiefer und mittle­ rer Frequenzen ausreichenden Länge ausgeführt ist.

2. Windkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer Gebläseeinheit (Axialgebläse 19) des Wind­ kanales (1) je eine mit Kulissenschalldämpfern (15) ausgestattete Umlenkecke (16, 21) vor- und nachge­ schaltet ist.