Fakultät Maschinenbau :: FHWS

Hochschule für angewandte Wissenschaften

Ignaz-Schön-Str. 11
97421 Schweinfurt

Telefon: +49 (0) 9 721 - 940 / -902 / -903
Telefax: +49 (0) 9 721 - 940-900

URI: https://fm.fhws.de/

Labor Strömungsmechanik

Die Arbeiten im Labor für Strömungsmechanik beschäftigen sich mit der experimentellen und numerischen Untersuchung von Strömungsvorgängen in Fluiden, also in Gasen und Flüssigkeiten.

Raum 3.E.30

Telefon: 09721 940-9930

Lageplan Labor Strömungsmechanik
Lageplan Labor Strömungsmechanik

Laborleiter und Mitarbeiter

Laborleiter: Herr Prof. Dr. Helge Möbus

Mitarbeiter: Herr Wolfgang Schwarz

Ausstattung des Labors

Das Labor für Strömungsmechanik verfügt über einen Windkanal offener Bauart, in dem sich Strömungsgeschwindigkeiten bis zu 35 m/s realisieren lassen. Auftrieb, Widerstand und einwirkendes Moment können gemessen werden. Der Messquerschnitt besitzt Abmessungen von etwa 35 cm x 35 cm. Der Windkanal verfügt über eine Prandtl-Sonde mit hoch genauem Druckaufnehmer. Zur Messung von Strömungsgeschwindigkeiten steht ein Hitzdrahtanemometer zur Verfügung.

Im Labor für Strömungsmechanik wird darüber hinaus ein modernes Particle Imaging Velocimetry (PIV)-Verfahren eingesetzt. Bei der Particle Image Velocimetry (PIV) handelt es sich um ein laserbasiertes Verfahren zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit in Gasen und Flüssigkeiten. Dazu werden dem Fluid Teilchen zugegeben, die ausreichend klein sein müssen, damit sie der Strömung schlupffrei folgen.

Der Laser ist erforderlich, um ein Lichtblatt in der Strömung auszuleuchten. In kurzem zeitlichem Abstand werden die Partikel digital fotografiert. Aus der Verschiebung der Teilchen und dem Abstand der Aufnahmen ergibt sich ein Geschwindigkeitsvektor in der Ebene.

Die Vorteile des Verfahrens liegen insbesondere darin, dass die Messung berührungsfrei und somit ohne Rückwirkung auf die Strömung erfolgt. Dies ist ein wesentlicher Unterschied zu allen Messverfahren, die Sonden einsetzen.

Darüber hinaus werden gleichzeitig zwei Komponenten der Strömungsgeschwindigkeit bestimmt. Auch ist es vorteilhaft, dass es sich nicht um eine Punktmessung handelt, sondern Strömungsvektoren auf einer Fläche bestimmt werden können (z.B. 20 x 20 cm).

Im Labor für Strömungsmechanik wird das PIV-Verfahren am Wasserkanal eingesetzt. Dieser ermöglicht Messungen in einem Querschnitt von 10 cm x 25 cm.

Für Praktika verfügt das Labor für Strömungsmechanik des Weiteren über Prüfstände zur Messung von Druckverlusten in Rohrleitungen mit Einbauten in Abhängigkeit der Reynolds-Zahl und zur Bestimmung von Pumpenkennlinien.

Das Labor verbindet theoretische und numerische Untersuchungen der Strömungsmechanik. Für numerische Arbeiten (Computational Fluid Dynamics, CFD) steht ein Mehrkern-Linux-Rechner zur Verfügung.

Genutzt werden die kommerzielle Software Ansys Fluent (Hochschul-/Forschungslizenz) sowie der unter GNU/GPL lizenzkostenfrei veröffentlichte Code OpenFOAM.

Die Mitarbeiter verfügen über umfassende Erfahrung mit beiden Werkzeugen.

Praktika

Im Labor für Strömungsmechanik finden Veranstaltungen zum maschinentechnischen Praktikum (MP) für den Studiengang Maschinenbau, zum allgemeinen technischen Praktikum (ATP) für den Studiengang Mechatronik und für den Laborschein im Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen statt. Je nach Studiengang und Semester werden folgende Versuche angeboten:

  • Tragflügel im Windkanal
  • Druckverlust in Rohrleitungen
  • Grenzschichtuntersuchung
  • Particle Imaging Velocimetry (PIV)

Forschungsaktivitäten & Technologietransfer

Der Windkanal steht für Untersuchungen bei moderaten Reynolds-Zahlen zur Verfügung.

Von besonderem Interesse für Forschungsaufträge und Kooperationsarbeiten ist das laserbasierte PIV-Verfahren zur Geschwindigkeitsmessung (s. Ausstattung).