Verlässliche Messungen der normierten mittleren Geschwindigkeitsverteilungen turbulenter Kanal-, Rohr- und Grenzschichtströmungen

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Das vorliegende Vorhaben befasst sich mit Wandgrenzschichten, Strömungen in ebenen Kanälen, diese wurden zwischenzeitlich abgeschlossen, und mit Strömungen in Rohren. Hier werden abschließende Untersuchungen angestrebt, sowie in ebenen Plattenströmungen. Das Vorhaben stellt die Frage nach den Eigenschaften der Strömungen für Re > o. Es wird nachgewiesen, dass die in der Vergangenheit eingesetzten Staudrucksonden zur Bestimmung von Geschwindigkeitsprofilen nicht geeignet waren, um mittlere Geschwindigkeitsverteilungen mit ausreichender räumlicher Auflösung lokal verlässlich zu messen. Hitzdrahtmessungen werden deshalb vorgeschlagen, um verlässliche lokale Informationen über turbulente Wandgrenzschichten und Strömungen in Rohren bei hohen Reynoldszahlen zu erhalten. Eine besondere Aufmerksamkeit wird der zur Normierung verwendeten Wandschubspannung gewidmet. Für alle untersuchten Strömungen sollen + U+ = f(y+) und uiuj = gij (y+) bestimmt werden. Diese Informationen existieren gegenwärtig nur unvollständig und nur für einen kleinen Reynoldszahlbereich, der keine Extrapolation für Re > o zulässt. Die zwischenzeitlich abgeschlossene Kanalströmung führen zu einem log-Wandgesetz mit k = l/e ~ 0.37 und B 10/e ~ 3.7. Der erhaltene k-Wert stimmt gut mit einem theoretischen Wert von Yakhot und Orszag (1986) überein, den diese mittels "re-scaling group analysis" ermittelt hatten. Es ist deshalb vorgesehen, experimentelle und theoretische Untersuchungen parallel durchzuführen.