Measurement of model location and model deformation in wind tunnels

Results of position detection and deformation analysis in both low-speed flows and transonic flows are presented. The position detection system of DLR has been jointly developed with LaVision GmbH / Göttingen. Boundary conditions for numerical simulations as well as the effective angle of attack and angle of roll are derived from measurements on a delta airfoil. The result of deformation analysis of flaps under wind load in transonic flows is presented. The measurements have been accomplished in a rotating frame of reference. Estimates of measurement accuracy and perspectives for application of our system in European wind tunnels are given

Optische Messtechnik in der Lärmimmissionsforschung

Mit Förderung des Landes Niedersachsen werden derzeit am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Göttingen Untersuchungen zur Reduzierung des Verkehrslärms von straßen- und schienengebundenen Transportfahrzeugen durchgeführt. Das Projekt Lärmimmissionsprognose und Aerodynamik von Fahrzeugen (LAYF) verfolgt die Zielsetzung, die Ursachen aerodynamisch induzierten Schalls zu erkennen und Vorhersagemethoden für das aeroakustische Verhalten spezieller Konfigurationen zu schaffen. Diese Untersuchungen sind wichtig, um beispielsweise den Verkehrslärm an Autobahnen und Schienenwegen nachhaltig zu reduzieren. Dabei werden die wissenschaftlichen und technologischen Kompetenzen am DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik genutzt, um Mess- und Vorhersagemethoden aus der Luft- und Raumfahrtforschung in erdnahe Anwendungsgebiete wie den Straßenverkehr zu übertragen. Insbesondere wird in einem Arbeitspaket des LAYF-Projektes eine ursprünglich für die Aerodynamik entwickelte Messmethode angewendet. Mittels Particle Image Velocimetry (PIV), einem optischen Verfahren zur hochaufgelösten Messung von Geschwindigkeitsfeldern, ist es möglich, die Ursachen für Lärmimmission bei der Umströmung von Fahrzeugen zu identifizieren. Kleinskalige Schwankungen im Geschwindigkeitsfeld können zu einem hohen Schallpegel am umströmten Fahrzeug führen. Aus den gemessenen Geschwindigkeitsfeldern werden statistisch Raum-Zeit-Korrelationen aller drei Komponenten des Geschwindigkeitsfluktuationsvektors im gesamten Strömungsfeld ermittelt, welche die Ausgangsgrößen für eine numerische Rekonstruktion der Schallabstrahlung im Fernfeld sind. Die in ihrem Umfang einzigartigen quantitativen Aussagen der PIV-Technik bilden die Grundlage dafür, dass bereits beim Entwurf von Fahrzeugen genauere Vorhersagen über ihr aerodynamisches und aeroakustisches Verhalten möglich werden. Die gegenwärtigen Untersuchungen werden in Kooperation mit dem Dritten Physikalischen Institut der Universität Göttingen und der Forschungsgruppe Neue numerische Verfahren für inverse Probleme am Institut für Numerische und Angewandte Mathematik durchgeführt. Im Rahmen der Nachwuchsförderung durch das DLR_School_Lab ist es darüberhinaus möglich geworden, dass zwei Göttinger Studenten ihre Diplomarbeit in diesem technologisch anspruchsvollen und spannenden Gebiet anfertigen können. Einen Überblick über den derzeitigen Stand moderner Messtechnik in der Luft- und Raumfahrt bietet der vom 25.bis 28. August im DLR Zentrum Göttingen stattfindende 20th International Congress on Instrumentation in Aerospace Simulation Facilities - ICIASF03

Some Review on Reynolds Averaging

The formulation of the Navier-Stoekes equations for mean quantities is possible without Reynolds-averaging. This is achieved by focusing on a turbulent force density vector instead of the Reynolds-stress-tensor. For example in plane turbulent channel flow the scaling of the turbulent force density under varying Reynolds-number is demonstrated

SICHTBARMACHUNG UND AUFZEICHNUNG DER SCHALLWELLENAUSBREITUNG BEIM SCHUSS AUS EINER FEUERWAFFE

Explosion ist eine plötzliche Volumenausdehnung von Gasen, verursacht durch Freisetzung großer Energiemengen, zum Beispiel durch chemische Reaktion. Da sie schneller als 330 m/s, die Schallgeschwindigkeit ist, wird sie von hoher Druckentwicklung begleitet. Die Ausbreitung der durch eine Explosion entstehenden Schallwelle kann mit einer Ultrahochgeschwindigkeits-Videokamera in Verbindung mit einer neuartigen optischen Methode, Background Oriented Schlieren (BOS), sichtbar gemacht und aufgezeichnet werden. Das in der Anwendung einfache Verfahren basiert auf der Abhängigkeit des Brechungsindex von der Dichte eines Gases. Eine durch Kompression verursachte Dichteänderung führt somit zu einer Wegänderung eines das Gas durchdringenden Lichtstrahls. Entsprechend führt die Beobachtung eines Objektes durch ein komprimiertes Gas zu einer Verzerrung des Bildes. Background Oriented Schlieren beruht auf der lokalen Korrelation von Aufnahmen des im Hintergrund platzierten Bildes eines stochastischen Musters. Korreliert werden Aufzeichnungen im komprimierten Zustand des Gases mit dem im Ruhezustand aufgenommenen Referenzbild. Aus den gemessenen lokalen Bildverzerrungen kann auf die entlang des Lichtweges integrierte Dichteänderung geschlossen werden. Die gewonnenen Ergebnisse stellen eine zeitliche Sequenz von zweidimensionalen Vektorfeldern (Dichtegradienten) dar. Die Kenntnis der Druckverteilung im Mündungsfeuer ist von grundsätzlicher Bedeutung für die Beurteilung von Knalltraumata. Damit ist die vorgestellte Messmethode von hohem praktischem rechtsmedizinischem Interesse. Das Verfahren wurde am Beispiel der Mündungsstoßwelle beim Schuss aus einer RG-59-Pistole vorgestellt. Während des Vortrages wurden die Ergebnisse in Form einer Videosequenz präsentiert. Eine kurze Beschreibung des BOS-Prinzips sowie der für die Aufzeichnung benutzten Ultrahochgeschwindigkeits-Videokamera wurde gegeben