Temperatursensitive Farbe zur flächigen Wandschubspannungsmessung

Kurzfassung

Die Wandschubspannung und ihre Verteilung auf der Oberfläche eines Körpers ist eine wichtige Größe bei aerodynamischen Untersuchungen. Dies gilt insbesondere bei der Entwicklung von Technologien zur Steigerung des laminaren Anteils der Umströmung eines Körpers. Durch Rauheitselemente können Wirbel in die Grenzschicht eingebracht werden, die die in der Grenzschicht wachsenden Störungen verformen, sodass der laminar-turbulente Grenzschichtumschlag verzögert werden kann. Zur Beurteilung der Reduktion des Widerstandes muss auch der zusätzliche Druck- und Reibungswiderstand durch die Rauheitselemente beurteilt werden. Der Reibungswiderstand kann in Experimenten integral (Wandschubspannungswaagen), punktuell auf der Oberfläche (z.B.: Oberflächenheißfilme, Preston-Rohr, Stantonsonde) durch Geschwindigkeitsmessungen in der Grenzschicht (z.B.: Hitzdraht, PIV) oder flächig (z.B.: Ölinterferometrie oder Infrarot) bestimmt werden. In einem Versuch im Laminarwasserkanal der Universität Stuttgart wurde die Eignung der Methode der temperatursensitiven Farbe (TSP) zur flächigen Messung der Wandschubspannung untersucht. Dazu wurde zunächst die Wandschubspannungsverteilung stromab eines zylindrischen Rauheitselementes mit TSP und Heißfilm-Anemometrie bestimmt. Außerdem wurde die Wandschubspannungsverteilung um spannweitig regelmäßig angeordnete Rauheitselementen ausgewertet.