Pressure Sensitive Paints (PSP) - ein flächenhaftes, optisches Meßverfahren zur Ermittlung von Druckverteilungen auf Modelloberflächen in Windkanälen

Kurzfassung

Der weltweit erste Demo-Test mit drucksensitiver Farbe (PSP) 1991 im DLR Göttingen, der gemeinsam mit Wissenschaftlern des Aero-Hydrodynamischen Institutes Moskau (Russland) durchge-führt wurde, hat seinerzeit ein derartiges Interesse hervorgerufen, dass sich das DLR Göttingen als Großforschungseinrichtung dazu entschlossen hat, eigene Entwicklungen auf dem Gebiet der Be-stimmung flächenhafter Druckverteilungen mittels drucksensitiver Farben zu betreiben. So ist es nach 10 Jahren Entwicklungsarbeit des DLR Göttingen heute möglich, unter Verwendung neuartiger Beschichtungen eine Absolutdruck-Genauigkeit von ±1 mbar bei pixelgenauer Auflösung der verwendeten CCD-Kameras und geeigneter Beleuchtung zur Molekülanregung zu erzielen. Der Anwendungsbereich erstreckt sich inzwischen auf Windkanalmessungen von Ma= 0.15 bis 3.0, aber auch in Kryo-Windkanälen oder Turbomaschinen finden PSP-Messungen statt. Die Integration des Absolutdruckes über die gesamte Modelloberfläche lässt schließlich auch die Bestimmung von Kräften und Momenten des gesamten Modells oder auch an beliebigen Mo-dellbauteilen zu. Damit steht insbesondere der Aerodynamik eine neue Messtechnik zur Verfügung, die berührungslos viele notwendige Parameter sowohl qualitativ als auch quantitativ erfassen kann. Im Vortrag wird nicht nur die Physik drucksensitiver Farbstoffe erklärt, sondern auch die erforderlichen Kalibrierprozedur, Reaktionszeitbestimmung etc. beschrieben, die letztendlich zu einer sehr hohen Messgenauigkeit oder Erfassung instationärer Strömungsprozesse führen. Die notwendige Gerätetechnik wird vorgestellt und Ergebnisse anhand ausgewählter Beispiele detailliert erklärt. Außerdem werden die Grenzen dieser Messtechnik aufgezeigt, d.h. die Vor- und Nachteile diskutiert und mögliche Anwendungsgebiete, die außerhalb von Windkanälen liegen, vorgestellt. Schließlich erfolgt ein Vergleich von experimentellen Daten mit numerischen Berechnungen, der aufzeigt, wie sinnvoll es ist, diese beiden Disziplinen miteinander zu verknüpfen.