Experimentelle Untersuchung einer Strömung mit beheiztem lokalen Ablösewirbel an einer geraden Wand:
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| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1995
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| adam_text | Titel: Experimentelle Untersuchung einer Strömung mit beheiztem lokalen Ablösewirbel an einer geraden Wan
Autor: Kiel, Reinhold
Jahr: 1995
Inhaltsverzeichnis V Inhaltsverzeichnis Formelzeichen................................................................................................VIII 1. Einleitung.....................................................................................................1 2. Grundlagen..................................................................................................6 2.1. Grundgleichungen / Vereinfachungen..............................................6 2.2. Methode der Wandfunktionen...........................................................10 2.2.1. Vorbemerkungen....................................................................10 2.2.2. Übergangswandgesetz der Strömungsgrenzschicht...............11 2.2.3. Übergangswandgesetz der Temperaturgrenzschicht..............15 2.2.4. Literatur..................................................................................17 2.3. Turbulenzmodellierung.....................................................................19 2.3.1. Vorbemerkungen....................................................................19 2.3.2. Reynolds-Spannungs-Modell (RSM).....................................21 2.3.3. Literatur..................................................................................24 3. Versuchsaufbau...........................................................................................29 3.1. Beschreibung der Strömung..............................................................29 3.2. Gesamtkanal.......................................................................................30 3.3. Meßstrecke.........................................................................................32 3.4. Wandheizung.....................................................................................34 3.4.1. Aufbau....................................................................................34 3.4.2. Theoretische
Betrachtungen...................................................39 4. Meßsysteme und Meßwerterfassung.........................................................44 4.1. Untersuchungen zur Meßzeit / statistische Genauigkeit...................44 4.2. 3D - Laser-Doppler-Anemometer..................................................45 4.2.1. Aufbau....................................................................................46 4.2.2. Verschiebeeinheit...................................................................49
VI _ Inhaltsverzeichnis 4.2.3. Wichtungsverfahren / Bias-Problem......................................50 4.2.4. Partikelgeneratoren / Monodisperser.....................................55 4.3. Wanddruckmessungen.......................................................................56 4.4. Messung der Wandschubspannung..................................................57 4.5. Widerstandsthermometer / Cold - Wire............................................60 4.5.1. Prinzip.....................................................................................60 4.5.2. Kalibrierung............................................................................62 4.5.3. Zeitverhalten...........................................................................64 4.6. Wandwärmestrom und Wandtemperaturverteilung..........................65 4.7. Betriebsparameter und automatisierter Meßbetrieb..........................67 4.8. Bestimmung der Wandabstände........................................................69 5. Voruntersuchungen zum Strömungs- und Temperaturfeld...................72 5.1. Zweidimensionalität des Strömungsfelds..........................................72 5.1.1. Untersuchung der Zuströmung...............................................72 5.1.2. Sichtbarmachung mit Wollfäden............................................74 5.1.3. Druckverteilung......................................................................76 5.1.4. Siebverschmutzungen durch Partikel.....................................77 5.2. Untersuchungen zur Blasengröße......................................................77 5.3. Nachweis konstanter Stoffwerte........................................................79 5.4. Zweidimensionalität des Temperaturfelds........................................81 6. Meßergebnisse.............................................................................................83 6.1. Globale
Ergebnisse............................................................................83 6.1.1. Strömungsfeld.........................................................................83 6.1.2. Temperaturfeld.......................................................................96 6.1.2.1. Stanton-Zahl............................................................96 6.1.2.2. Temperaturprofile....................................................98 6.2. Wandgesetze......................................................................................101 6.2.1. Konstanten der Strömungsgrenzschicht.................................101 6.2.1.1. Bestimmung der Konstanten...................................101 6.2.1.2. Ergebnisse................................................................106 6.2.1.3. Vergleich mit Untersuchungen anderer Autoren.....................................................................108 6.2.2. Konstanten der Temperaturgrenzschicht................................112
Inhaltsverzeichnis _VII 6.2.3. Analytische Funktionen der Wandkonstanten.......................115 6.3. Ergebnisse bzgl. der Turbulenzmodellierung...................................118 7. Zusammenfassung.......................................................................................127 Anhang Al: Meßgrößen und Meßverfahren...............................................132 Anhang A2: Vergleich verschiedener Strömungen mit druckinduzierter Ablösung.....................................................133 Anhang A3: Transformationsmatrix für 3D-LDA-Messungen.................134 Anhang A4: Globale Grenzschichtgrößen...................................................140 Anhang A5: Geschwindigkeitsprofile in Grenzschichtkoordinaten..........141 Anhang A6: Schubspannungsverläufe..........................................................14S Anhang A7: Molekularer Wärmestrom.......................................................151 Anhang A8: Temperaturprofile in Grenzschichtkoordinaten...................154 Anhang A9: Bilanzgleichungen.....................................................................160 Anhang A10: Verläufe turbulenter Größen.................................................178 Literatur 180
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