Direkte numerische Simulation verzweigender Innenströmungen Band 2 Experimentelle Untersuchung verzw

FKM 1996 Heft Nummer 215 Vorhaben Nr. 176
Abschlußbericht
Kurzfassung:

In verzweigenden Innenströmungen entstehen bei Stromtrennung oder -zusammenführung komplexe Wirbelsysteme mit stark instationärem Charakter in der Verzweigungsregion. Die vorliegende Arbeit liefert durch den Einsatz der Scanning-Particle-lmage- Velocimetry (SPIV) erstmalig das dreidimensionale, zeitabhängige Geschwindigkeitsfeld in einer Rohrverzweigung. Begleitend wurde die dreidimensionale Struktur der Wirbel mit Hilfe des Lichtschnitt-Abtastverfahrens (Volume-scanning) sichtbar gemacht und rekonstruiert. Die Modellgeometrie mit einem Durchmesserverhältnis D/d = 2,35 und einem Verzweigungswinkel von 900 wurde in Anlehnung an die vorangegangenen qualitativen Untersuchungen im Forschungsvorhaben AIF-Nr. 6194 gewählt. Die Untersuchungen zeigen, dass für das gegebene Durchmesserverhältnis das Entstehen, die Struktur und die Dynamik der Wirbelsysteme in Abhängigkeit des Geschwindigkeitsverhältnisses mit denen querangeströmter Freistrahlen in großen Bereichen qualitativ und quantitativ übereinstimmend erklärt werden kann. Die Topologie der auftretenden Wirbelstrukturen bleibt auch bei änderung des Verzweigungswinkels bestehen, wobei sich der Verzweigungswinkel lediglich im kritischen Geschwindigkeitsverhältnis beim Wechsel der Wirbelmodi bemerkbar macht. Der Vergleich der gemessenen zeitabhängigen Geschwindigkeitsfelder mit Resultaten der numerischen Simulation, wie im Band 1 des Abschlussberichtes gegenübergestellt, zeigt eine gute qualitative und quantitative übereinstimmung, was die Aussagekraft der Untersuchungen unterstreicht.


Berichtsumfang:
99 S., 5 Fotos, 56 Abb., 24 Lit. Anhang 17 Seiten

Beginn der Arbeiten:
01.12.1992

Ende der Arbeiten:
30. 06. 1995

Zuschussgeber:
BMWi / AiF 9163
Forschungsstelle:
Aerodynamisches Institut der RwrH Aachen

Leitung:
Univ.-Prof. E. Krause, Ph. D. Dr. rer. nato W. Limberg
Bearbeiter und Verfasser:
Univ.-Prof. E. Krause, Ph. D. Dr.-lng. Ch. Brücker Dr. rer. nato W. Limberg

Obmann des Arbeitskreises:
Dipl.-lng. H. Klotz, Motoren- und Turbinenunion GmbH, Friedrichshafen

Vorsitzender Beirates:
Prof. Dr.-lng. H. Kipphan, Heidelberger Druckmaschinen, Heidelberg