Investigation of Background Oriented Schlieren (BOS) towards a quantitative density measurement system

针对定量密度测量系统的背景定向纹影 (BOS) 的研究

• 批准号: 5407827
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Jörg Seume
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Turbomaschinen und Fluid-Dynamik (TFD)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Priority Programmes
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2002-12-31 至 2010-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5407827?language=en
• 关键词: Investigation; Background; Oriented; Schlieren; BOS

Zur Beschreibung von isothermen Strömungen ist zusätzlich zum Geschwindigkeitsfeld das Dichtefeld erforderlich. Erst diese weitere thermodynamische Größe ermöglicht das grundsätzliche Verständnis der Strömungsmechanik, die auf quantitativen Ergebnissen beruhende Bewertung und die Erweiterung mathematischer Modelle. Die im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Göttingen vor zwei Jahren entwickelte Hintergrund-Schlieren-Methode (BOS) ermöglicht inzwischen bei einem sehr einfachen Versuchsaufbau die quantitative Bestimmung zweidimensionaler Dichtefelder auch instationärer Strömungen. Deshalb ist die BOS-Messmethode auch für die Strömungen, wie sie beim Antragsteller untersucht werden, von großem Interesse. Technische relevante Strömungen sind aber nur in Sonderfällen zweidimensional. Im Gegensatz zu den Messtechniken Schlieren oder Interferometrie, die auf dem gleichen physikalischen Effekt wie BOS beruhen, ist mit der Hintergrund-Schlieren-Methode - aufgrund des einfacheren optischen Aufbaus - die Beobachtung der Strömung aus mehreren Richtungen, die für die Auflösung einer dreidimensionalen Strömung notwendig ist, möglich. Diese Arbeiten sollen in enger Zusammenarbeit des Instituts für Strömungsmaschinen (IfS) der Universität Hannover mit der TU-Berlin und dem DLR-Göttingen in Angriff genommen werden: Das konkrete Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Erweiterung dieser Messmethode auf dreidimensionale Strömungsfelder durch die Implementierung eines geeigneten Tomographiealgorithmus´ in die bereits vorhandene quantitative 2D-BOS-Auswertesoftware und die Verifizierung anhand zunehmend komplexer Strömungen bis hin zur Anwendung in Gitterströmungen. Dies ermöglicht die Erweiterung der Messmöglichkeiten dieser instationären, berührungslosen, genauen und schnellen Methode auf komplexe strömungstechnisch relevante Fragestellungen. Die effektive Entwicklung des Messsystems soll durch Vorversuche im Labor an einem transsonischen Freistrahl im DLR-Göttingen gewährleistet werden. Dieser Freistrahl kann entsprechend dem Entwicklungsschritt beliebig komplexe Strömungen generieren und ist deshalb als Versuchsobjekt gewählt worden. Nach abgeschlossener Validierungsphase der Messmethode an diesem einfachen Fall sollen Messungen im Gitterwindkanal des Instituts für Strömungsmaschinen der Universität Hannover die Anwendbarkeit in der Praxis unter Beweis stellen. Für Turbomaschinen kann BOS ein wertvolles Verfahren werden, das dem instationären Charakter der Strömung gerecht wird. Erforderlich ist für eine Momentaufnahme des dreidimensionalen Strömungsfeldes, dass zusätzlich zu der Strömungsgeschwindigkeit noch mindestens eine thermodynamische Zustandsgröße (im isothermen Fall) erfasst wird. Erst mit diesen Informationen ist es möglich, den Arbeitsumsatz und das Verlustverhalten einer Maschine zu bestimmen.

Zur Beschreibung von isothermen Strömungen ist zusätzlich zum Geschwindigkeitsfeld das Dichtefeld erforderlich.首先，这是一个非常复杂的数学模型，它是一个关于结构力学基本知识的数学模型，是一个定量的数学模型。在德国哥廷根的德国航空航天中心，20年前开始使用Hintergrund-Schlieren-Method（BOS），它的主要目的是建立一个定量的二维Dichtefelder的测试方法，也可以建立一个Stationärer Strömungen。此外，BOS-Messode也是用于Strömungen的方法，因为它是由大兴趣的韦尔登编写的。相关的技术在南部山区只有二维空间。在测量纹影或干涉测量中，由于BOS的物理效应，采用后向纹影法建立了一个光学放大器--从更大的范围内观察Strömung，因此放大器的三维Strömung不是一个理想的放大器，而是一个理想的放大器。Diese Arbeiten sollen in恩格尔Zusammenarbeit des Instituts für Strömungsmaschinen（IfS）der Universität汉诺威mit der TU-Berlin und dem DLR-Göttingen in Angriff genommen韦尔登：这种研究方法是通过在定量2D-BOS中实现一种通用的层析成像算法来实现三维空间的信息传递的，Auswertesoftware and die Verifizierung anhand zunehmend komplexer Strömungen bis hin zur Anwendung in Gitterströmungen. Dies ermöglicht die Erweiterung der Messmöglichkeiten dieser instationären，berührungslosen，genauen und schnellen Method auf komplexe strömungtechnisch relevante Fragestellungen.有效的信息系统开发是通过劳动力的劳动力转移和在DLR-哥廷根的跨音速自由贸易韦尔登实现的。自由之声可以传播到一般的复杂结构中，并被描述成沃登。在汉诺威大学的Strömungsmaschinen研究所的Gitterwindkanal，在Beweis stellen的实践中，对信息方法进行了验证，并在一个秋天解决了信息问题。对于涡轮机来说，BOS是一个非常好的韦尔登，因为它的安装特性会使涡轮机产生噪音。Erforderlich ist für eine Momentaufnahme des dreidimensionalen Strömungsfeldes，dass zusätzlich zu der Strömungsgeschwindigkeit noch mindestens eine ische Zustandsgröße（im isothermen Fall）erfastst wird.首先，通过信息技术，我们可以更好地工作，更好地使用机器。