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tm - Technisches Messen

Plattform für Methoden, Systeme und Anwendungen der Messtechnik

[TM - Technical Measurement: A Platform for Methods, Systems, and Applications of Measurement Technology
]

Editor-in-Chief: Puente León, Fernando / Zagar, Bernhard

12 Issues per year


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ISSN
2196-7113
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Volume 81, Issue 4

Issues

Nichtinvasives, laseroptisches Messsystem zur hochaufgelösten Vermessung von Strömungsfeldern und Volumenkräften

Non-invasive, laser-optical measurement system for highly resolved flow field and body force measurements

Mathias Neumann / Christian Friedrich / Jochen Kriegseis / Sven Grundmann / Jürgen Czarske
Published Online: 2014-03-28 | DOI: https://doi.org/10.1515/teme-2014-1024

Zusammenfassung

Um den Treibstoffverbrauch von Flugzeugturbinen künftig zu reduzieren, sollen neuartige Plasma-Aktoren integriert werden, um durch Strömungsbeeinflussung den Wirkungsgrad der Turbinen signifikant zu steigern. Jedoch ist die genaue Wirkungsweise derartiger Plasma-Aktoren noch nicht hinreichend verstanden. Um diese Fragestellung zu beantworten wurde ein laserbasiertes Messsystem für die berührungslose, optische Kraftmessung realisiert und eingesetzt. Mit dessen Hilfe konnten weltweit erstmalig die von einem Plasma-Aktor erzeugten Volumenkräfte im Fluid mit einer Zeitauflösung von ca. 7 μs erfasst werden. Die vom Aktor erzeugte, horizontale Gesamtkraft lag dabei bei Fx/L̅ ≈ 17 mN/m, was zur Generierung einer wandparallele Strömung mit einer maximalen Geschwindigkeit von 6.16 m/s führte. Die gewonnen Messergebnisse stellen einen entscheidenden Schritt auf dem Weg zur Optimierung von Plasma-Aktoren und deren Einsatz in Turbinen dar.

Abstract

In order to reduce the kerosine consumption of airplane engines, it is planned to integrate novel plasma actuators. The purpose is to improve the efficiency of the turbomachines by active flow control. Nevertheless, the working principle of these plasma actuators is not understood completely yet. In order to shed light on the details of their working mechanism we developed and applied a laser-based measurement system for non-invasive body force measurements. As a result, the produced body force of a plasma actuator could be measured for the first time with a temporally resolved of ca. 7 μs. The investigated actuator produces an average, horizontal body force of approximately Fx/L̅ ≈ 17 mN/m which results in the generation of a wall jet with a maximum velocity of 6.16 m/s. The acquired measurement results are a significant step for the optimization and application of plasma actuators in turbomachines.

Schlagwörter: Optische Kraftmessung; Strömungsfeldmessung; Plasma Aktor; laseroptisches Messsystem

Keywords: Optical force measurements; non-invasive flow field measurements; plasma actuator; laser-optical measurement system

About the article

Mathias Neumann

Professur für Mess- und Prüftechnik, TU Dresden, Helmholtzstraße 18, 01069 Dresden Deutschland

Christian Friedrich

ehemals: Professur für Mess- und Prüftechnik, TU Dresden, Helmholtzstraße 18, 01069 Dresden Deutschland

Jochen Kriegseis

Institut für Strömungsmechanik, Karlsruher Institut für Technologie, Kaiserstraße 10, 76131 Karlsruhe Deutschland

Sven Grundmann

Center of Smart Interfaces, TU Darmstadt, Alarich-Weiss-Straße 10, 64287 Darmstadt Deutschland

Jürgen Czarske

Professur für Mess- und Prüftechnik, TU Dresden, Helmholtzstraße 18, 01069 Dresden Deutschland


Accepted: 2014-02-27

Received: 2014-01-21

Published Online: 2014-03-28

Published in Print: 2014-04-28


Citation Information: tm – Technisches Messen, Volume 81, Issue 4, Pages 151–157, ISSN (Online) 2196-7113, ISSN (Print) 0171-8096, DOI: https://doi.org/10.1515/teme-2014-1024.

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©2014 Walter de Gruyter Berlin/Boston.Get Permission

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