ARZTMANN, Florian (Bodenstedtstrasse 58, München, 81241, DE)
| Patentansprüche 1. Sonde (100) zum Strömungsvisualisieren, insbesondere bei einer Gasturbine, mit 5 einem Führungskanal (10a), welcher sich entlang eines Längenbereichs der Sonde (100) erstreckt und eine mit einer Zuführleitung (12) koppelbare Einlassöffiiung (14a) zum Einleiten eines Aerosols (18) in den Führungskanal (10a) sowie eine in einem Abstand zur Einlassöffnung (14a) angeordnete Auslassöffnung (16a) zum Ausleiten des Aerosols (18) in eine Gasströmung (20) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (100) zumindest0 einen weiteren Führungskanal (10b-f) umfasst, wobei die Auslassöffnung (16a) des Führungskanals (10a) und die Auslassöffnung (26b-f) des weiteren Führungskanals (10b-f) in unterschiedlichen Höhen der Sonde (100) angeordnet sind. 2. Sonde (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest vier5 und vorzugsweise sechs Führungskanäle (10a-f) umfasst, deren Auslassöffhungen (16a-f) in jeweils unterschiedlichen Höhen der Sonde (100) angeordnet sind. 3. Sonde (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnungen (14a-f) der Führungskanäle (lOa-f) in derselben Höhe der Sonde (100) und/oder o zueinander benachbart angeordnet sind. 4. Sonde (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest über einen Längenbereich ein an einen Winddruck angepasstes, insbesondere spiegelsymmetrisches und/oder elliptisches und/oder patronenförmiges, Querschnittsprofil5 besitzt. 5. Sonde (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Führungskanal (10a-f) ein sich von der Einlassöffnung (14a-f) zur Höhe der Auslassöffnung (16a-f) erstreckendes erstes Sackloch (28a) und von diesem ausgehend ein0 sich zur Auslassöffnung (16a-f) erstreckendes zweites Sackloch (28b) umfasst, welches vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zum ersten Sackloch (28a) angeordnet ist. Ll 6. Sonde (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine lösbar an der Sonde (100) festlegbare Blende (26) vorgesehen ist, mittels welcher ein Auslassquerschnitt wenigstens einer Auslassöffhung (16a-f) veränderbar ist. 5 7. Sonde (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass diese in einem im Querschnitt runden Gehäuse (30) aufgenommen und zumindest über einen Winkelbereich, insbesondere zwischen 0° und 180°, entlang eines Innenumfangs des Gehäuses (30) bewegbar ist. 0 8. Sonde (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (30) zumindest einen äußeren und einen inneren Ringbereich (32a, 32b) umfasst, zwischen welchen die Sonde (100) angeordnet ist. 5 9. Sonde (100) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Antriebsvorrichtung (34) zugeordnet ist, mittels welcher die Sonde (100) relativ zum Gehäuse (30) bewegbar ist. 10. Sonde (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrich- o tung (34) einen Motor (36) umfasst, welcher über ein Getriebe (38) zumindest mittelbar mit der Sonde (100) gekoppelt ist. 11. Sonde (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese mit einem Mitnehmerring (24) gekoppelt ist, welcher bewegbar im Gehäuse (30) gela- 5 gert und gegenüber dem Gehäuse (30) verdrehbar ist. 12. Sonde (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass diese mittels zumindest eines Dichtelements (42), insbesondere eines O-Rings, gegenüber dem Gehäuse (30) abgedichtet ist. 0 13. Sonde (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (30) eine Führungsöffhung (40) umfasst, durch welche wenigstens eine Zufuhrleitung (12) zu einer Einlassöffiiung (14a-f) der Sonde (100) fuhrbar ist. 5 14. Verfahren zum Strömungsvisualisieren, insbesondere bei einer Gasturbine, bei welchem ein Aerosol (18) durch eine Zufuhrleitung (12) in eine Einlassöffhung (14) eines Führungskanals (10) einer Sonde (100) eingeleitet und durch eine in einem Abstand zur Einlassöffnung (14a) angeordnete Auslassöffhung (16) des Führungskanals (10) der Sonde (100) in eine Gasströmung (20) ausgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sonde0 (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 verwendet wird. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des in die Gasströmung (20) ausgeleiteten Aerosols (18) ein Strömungs- und/oder Turbulenzfeld der Gasströmung (20) ermittelt wird. 5 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln des Strömungs- und/oder Turbulenzfelds ein berührungsloses und/oder rückwirkungsfreies und/oder optisches Messverfahren, insbesondere ein Particle-Image-Velocimetry- und/oder ein Laser-Induced-Fluorescence- und/oder ein Laser-Doppler-Anemometrie- Verfahren, o verwendet wird. |
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Sonde zum Strömungsvisualisieren, insbesondere bei einer Gasturbine, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zum Strömungsvisualisieren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 14 angegebenen Art.
Eine derartige Sonde zum Strömungsvisualisieren ist dabei aus dem Stand der Technik be- kannt und dient zum Einbringen eines Aerosols in eine Gasströmung. Im Gegensatz zu Flüssigkeitsströmungen, bei welchen entweder genug natürliche Streukörper vorhanden oder zusätzliche einfach in einen Vorratsbehälter gegeben werden können, ist das Einbringen von Aerosolen in Gasströmungen erheblich aufwändiger. Bekannt sind zu diesem Zweck beispielsweise Sonden, die in Windkanälen zum Einleiten von Wasserdampf, Rauch, Öltröpfchen oder sonstigen Partikeln wie PMMA oder TiO 2 verwendet werden. Die Sonden weisen hierzu einen Führungskanal auf, welcher sich entlang eines Längenbereichs der Sonde erstreckt und eine mit einer Zuführleitung koppelbare Einlassöffhung zum Einleiten des Aerosols in den Führungskanal sowie eine in einem Abstand zur Einlassöffnung angeordnete Auslassöffnung zum Ausleiten des Aerosols in die Gasströmung umfasst. Bei den sogenannten Rauchsonde wird beispielsweise ein in einem elektrisch beheizten Rohr verdampftes Wasser- Alkohol-Gemisch über die Zuführleitung in den Führungskanal gebracht. Nach dem Austritt aus der Auslassöffnung kondensiert der Dampfund erzeugt eine gut sichtbare Rauchfahne entlang einer Stromlinie. Auf diese Weise können beispielsweise aerodynamische Eigenschaften und Potentiale eines Bauteils, beispielsweise eines Auto- modells oder einer Gasturbine, gezielt beurteilt und eventuell optimiert werden.
Als nachteilig an den bekannten Sonden ist dabei der Umstand anzusehen, dass das Aerosol nur vergleichsweise unflexibel in die Gasströmung eingebracht und die Strömung daher nur unzureichend visualisiert werden kann. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Sonde sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ein flexibleres Einbringen des Aerosols in die Gasströmung und damit eine verbesserte Strömungsvisualisierung ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sonde zum Strömungsvisualisieren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Strömungsvisualisieren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen der Sonde - soweit an- wendbar - als vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und umgekehrt anzusehen sind.
Eine Sonde, welche ein flexibleres Einbringen eines Aerosols in eine Gasströmung und damit eine verbesserte Strömungsvisualisierung ermöglicht, ist erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass diese zumindest einen weiteren Führungskanal umfasst, wobei die Aus- lassöffnung des Führungskanals und die Auslassöffnung des weiteren Führungskanals in unterschiedlichen Höhen der Sonde angeordnet sind. Hierdurch ist es möglich, das Aerosol gleichzeitig an unterschiedlichen Stellen in die Gasströmung einzubringen, wodurch auch komplexe Strömungsfelder verbessert visualisiert werden können. Je nach Abstand der Auslassöffnungen können mit Hilfe der erfϊndungsgemäßen Sonde zudem unterschiedlich große Partikelagglomerate erzeugt werden, wodurch eine zusätzlich verbesserte Anpass- barkeit an unterschiedliche Gasströmungen gegeben ist. Die visualisierte Gasströmung kann dann mit geeigneten, vorzugsweise berührungslosen, Verfahren exakt vermessen werden. Dabei kann zudem vorgesehen sein, dass den Führungskanälen unterschiedliche Aerosole mit unterschiedlichen Eigenschaften zugeführt werden, wodurch auch komplexe, beispielsweise kavitationsbehaftete, Gasströmungen problemlos visualisierbar sind. Die erfindungsgemäße Sonde bietet zudem den Vorteil, dass die Führungskanäle kompakt angeordnet werden können, wodurch die Sonde einerseits einen geringen Bauraumbedarf besitzt und andererseits die Gasströmung so wenig wie möglich beeinflusst. Im Gegensatz zum Stand der Technik kann die Zuleitung des Aerosols durch die einzelnen Führungskanäle gesteuert bzw. geregelt durchgeführt w ßerden, so dass die Führungskanäle gezielt zu- bzw. abgeschaltet werden können. Hierdurch kann das Aerosol örtlich variabel in den Gasstrom eingebracht werden, ohne die Sonde bewegen zu müssen und somit ohne die Gasströmung zu stören.
5 In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sonde zumindest vier und vorzugsweise sechs Führungskanäle umfasst, deren Auslassöfϊhungen in jeweils unterschiedlichen Höhen der Sonde angeordnet sind. Hierdurch ist eine besonders gute Strömungsvisualisierung ermöglicht, so dass beispielsweise gleichzeitig die Gasströmungen in einem Wandbereich eines Bauteils und in einem oder mehreren Abständen von o diesem Wandbereich sichtbar gemacht werden können. Die konkrete Anzahl der Führungskanäle kann dabei optimal an die jeweilige Problemstellung angepasst werden, wobei sich eine Anzahl von vier bzw. sechs Führungskanälen in der Regel als ausreichend erwiesen hat. Durch die in individuell unterschiedlichen Höhen angeordneten Auslassöffnungen wird zudem eine Überschneidung der Führungskanäle zuverlässig verhindert. Grundsätz-5 lieh können jedoch auch sieben oder mehr Führungskanäle vorgesehen sein.
Weitere Vorteile ergeben sich, indem die Einlassöffhungen der Führungskanäle in derselben Höhe der Sonde und/oder zueinander benachbart angeordnet sind. Dies erlaubt eine einfache und bauraumsparende Kopplung der Einlassöffnungen mit den entsprechenden o Zufuhrleitungen. Dabei kann natürlich auch vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Einlassöffnungen mit derselben Zufuhrleitung koppelbar sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sonde zumindest über einen Längenbereich ein an einen Winddruck angepasstes, insbesondere 5 spiegelsymmetrisches und/oder elliptisches und/oder patronenformiges, Querschnittsprofil besitzt. Mit anderen Worten ist die Sonde zumindest bereichsweise aerodynamisch so günstig gestaltet, dass sie einen möglichst geringen Strömungswiderstandskoeffizienten besitzt. Hierdurch kann das Aerosol örtlich dosiert in die Gasströmung eingebracht werden, wobei sie den Verlauf der Gasströmung nicht oder nicht in nennenswertem Umfang beein-0 flusst und die gewünschte aerodynamische Verträglichkeit aufweist. Weitere Vorteile ergeben sich, indem zumindest ein Führungskanal ein sich von der Ein- lassöffhung zur Höhe der Auslassöffnung erstreckendes erstes Sackloch und von diesem ausgehend ein sich zur Auslassöffhung erstreckendes zweites Sackloch umfasst, welches vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zum ersten Sackloch angeordnet ist. Hierdurch ist eine konstruktiv einfache Möglichkeit geschaffen, die jeweils vorgesehene Tiefe jedes Führungskanals exakt einzuhalten. Zudem kann jeder Führungskanal über seine Länge unterschiedliche Querschnitte aufweisen, wodurch eine konstruktiv einfache Möglichkeit zu Strömungsbeeinflussung des Aerosols gegeben ist. In Abhängigkeit der Ausgestaltung der Sonde können die Sacklöcher dabei beispielsweise gebohrt, gepresst oder mitgegossen werden.
Eine konstruktiv einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Beeinflussung und Optimierung des Ausströmverhaltens des Aerosols ist in weiterer Ausgestaltung dadurch gegeben, dass eine lösbar an der Sonde festlegbare Blende vorgesehen ist, mittels welcher ein Aus- lassquerschnitt wenigstens einer Auslassöffhung veränderbar ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Blende austauschbar und/oder an unterschiedlichen Positionen der Sonde festlegbar ausgebildet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sonde in einem im Querschnitt runden Gehäuse aufgenommen und zumindest über einen Winkelbereich, insbesondere zwischen 0° und 180°, bevorzugt im Wesentlichen 180°, entlang eines Innenumfangs des Gehäuses bewegbar ist. Hierdurch kann die Sonde besonders einfach und strömungsgünstig an im Querschnitt runde Strömungsmaschinen - beispielsweise Verdichter, Brennkammern oder Turbinen von Strahltriebwerken - angebunden und zur weiter verbesserten Strömungsvisualisierung zumindest über einen Winkelbereich bewegt werden. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse ein Gehäuse der Strömungsmaschine ist. Das Aerosol kann auf diese Weise sowohl umfangstraversiert als auch in unterschiedlichen radialen Höhen des Gehäuses variabel in eine Gasströmung eingebracht werden. Dabei kann in weiterer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das Gehäuse zumindest einen äußeren und einen inneren Ringbereich umfasst, zwischen welchen die Sonde angeordnet ist. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige und exakte Strömungsvisualisierung in einem zwischen dem äußeren und dem inneren Ringbereich angeordneten, gasdurchströmba- ren Ringraum einer zu vermessenden Strömungsmaschine, beispielsweise einem Verdichter, einer Brennkammer oder einer Turbine.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sonde eine Antriebsvorrichtung zugeordnet ist, mittels welcher die Sonde relativ zum Gehäuse bewegbar ist. Hierdurch kann die Sonde gezielt in einstellbare Winkelstellungen bewegt werden, wodurch ein hoher Automatisierungsgrad mit den entsprechenden Kostensenkungen bei gesteigerter Präzision der Strömungsvermessung ermöglicht ist.
Dabei hat es sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, wenn die Antriebsvorrichtung einen Mo- tor umfasst, welcher über ein Getriebe zumindest mittelbar mit der Sonde gekoppelt ist. Dies erlaubt eine besonders schnelle, präzise und zuverlässige Positionierung der Sonde gegenüber dem Gehäuse.
Eine besonders hohe mechanische Stabilität ist in weiterer Ausgestaltung dadurch sicher- gestellt, dass die Sonde mit einem Mitnehmerring gekoppelt ist, welcher bewegbar im Gehäuse gelagert und gegenüber dem Gehäuse verdrehbar ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Sonde und der Mitnehmerring einteilig ausgebildet sind. Alternativ kann die Sonde lösbar am Mitnehmerring festgelegt sein, wodurch eine vereinfachte Montage gegeben und die Sonde einfach vom Montagering abnehmbar bzw. austauschbar ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass mehrere Sonden an unterschiedlichen Umfangspositionen mit dem Mitnehmerring gekoppelt und gemeinsam bewegbar sind.
Es kann vorgesehen sein, dass dieser Mitnehmerring (Wabenträger) zusätzlich noch austauschbare Bleche zum Erzeugen einer radialen Druckverteilung sowie einer Umfangs- druckstörung angebracht sind. Dies hat zum Vorteil, dass 3 Funktionen (Aerosol, radiale Druckverteilung, Umfangsdruckstörung) umfangstravesiert von einer Einheit erbracht werden.
Indem die Sonde mittels zumindest eines Dichtelements, insbesondere eines O-Rings, ge- genüber dem Gehäuse abgedichtet ist, kann sie vorteilhaft auch in Situationen verwendet werden, bei welchen innerhalb und außerhalb des Gehäuses unterschiedliche Drücke herrschen bzw. herrschen sollen.
Dabei hat es sich in weiterer Ausgestaltung als vorteilhaft gezeigt, wenn das Gehäuse eine Führungsöfrhung umfasst, durch welche wenigstens eine Zuführleitung zu einer Einlassöffnung der Sonde führbar ist. Dies stellt eine konstruktiv besonders einfache und kostengünstige Möglichkeit dar, wenigstens eine Zuführleitung mit der zugeordneten Einlassöffnung zu koppeln, ohne die relative Bewegbarkeit zwischen Sonde und Gehäuse einzuschränken.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strömungsvisualisieren, insbesondere bei einer Gasturbine, bei welchem ein Aerosol durch eine Zuführleitung in eine Einlassöffnung eines Führungskanals einer Sonde eingeleitet und durch eine in einem Abstand zur Einlassöffnung angeordnete Auslassöffnung des Führungskanals der Sonde in ei- ne Gasströmung ausgeleitet wird, wobei erfindungsgemäß ein flexibleres Einbringen des Aerosols in die Gasströmung und eine verbesserte Strömungsvisualisierung dadurch ermöglicht wird, dass eine Sonde gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele verwendet wird. Die sich hieraus ergebenden Vorteile sind den vorstehenden Beschreibungen zu entnehmen und gelten - soweit anwendbar - für das erfindungsgemäße Verfahren.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass anhand des in die Gasströmung ausgeleiteten Aerosols ein Strömungs- und/oder Turbulenzfeld der Gasströmung ermittelt wird. Dabei können grundsätzlich sowohl Verfahren mit als auch ohne Strömungsbeeinflussung verwendet werden, um die aerodynamischen Charakteristika der Gasströmung zu ermitteln. Eine besonders zuverlässige und präzise Ermittlung des Strömungs- und/oder Turbulenzfelds der Gasströmung wird dadurch erreicht, dass zum Ermitteln ein berührungsloses und/oder rückwirkungsfreies und/oder optisches Messverfahren, insbesondere ein Particle- Image-Velocimetry- und/oder ein Laser-Induced-Fluorescence- und/oder ein Laser- 5 Doppler- Anemometrie- Verfahren, verwendet wird. In Verbindung mit der Verwendung der erfindungsgemäßen Sonde können auf diese Weise auch komplexe Strömungsfelder schnell und präzise ermittelt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nach- l o folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische und transparente Perspektivansicht einer Sonde gemäß einem 15 Ausfuhrungsbeispiel;
Fig. 2 eine schematische und opake Perspektivansicht der in Fig. 1 gezeigten Sonde, wobei zusätzlich eine im Bereich von Auslassöffhungen angeordnete Blende dargestellt ist;
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Fig. 3 eine schematische Frontalansicht eines im Querschnitt runden Gehäuses, in welchem die Sonde bewegbar aufgenommen ist; und
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht entlang der in Fig. 3 gezeigten Schnittebene 25 IV-IV.
Fig. 1 zeigt eine schematische und transparente Perspektivansicht einer Sonde 100 zum Strömungsvisualisieren gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel. Die Sonde 100 umfasst sechs Führungskanäle lOa-f, die sich jeweils entlang eines Längenbereichs der Sonde 100 erstre- 3 o cken und jeweils eine mit einer Zufuhrleitung 12 (s. Fig. 4) koppelbare Einlassöffnung 14a- f sowie in jeweils unterschiedlichen Abständen zu diesen angeordneten Auslassöffhungen 16a-f umfasst. Über die Zufuhrleitungen 12 kann ein Aerosol 18 (s. Fig. 4) gezielt in eine oder alle Einlassöffhungen 14a-f eingeleitet und durch die entsprechenden Auslassöffnungen 16a-f in einen die Sonde 100 umströmenden Gasstrom 20 (s. Fig. 4) ausgeleitet werden. Die Einlassöffhungen 14a-f der Führungskanäle 10a-f sind dabei in derselben Höhe der Sonde 100 zueinander benachbart angeordnet, wohingegen die Auslassöffhungen 16a-f in unterschiedlichen Höhen der Sonde 100 angeordnet sind. Jeder Führungskanal 10 bestehet im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel aus einem sich von der jeweiligen Einlassöffhung 14 zur Höhe der Auslassöffhung 16 erstreckenden ersten Sackloch 22a und einem von diesem ausgehenden und sich zur Auslassöffhung 16 erstreckenden zweiten Sackloch 22b. Die zweiten Sacklöcher 22b sind jeweils im Wesentlichen senkrecht zu ihren korrespondierenden ersten Sacklöchern 22a angeordnet, wobei die ersten Sacklöcher 22a im Querschnitt kreisförmig und die zweiten Sacklöcher 22b im Querschnitt oval ausgebildet sind, um eine zuverlässige Durchmischung des Aerosols vor dem Ausleiten in den Gasstrom 20 sicherzustellen. Die Führungskanäle 10a-f besitzen hierdurch individuell unterschiedliche Längen, wodurch eine Kollision untereinander innerhalb der Sonde 100 zuverlässig vermieden wird. Dies ermöglicht es, die sechs Führungskanäle 10a-f bauraumsparend in der Sonde 100 unterzubringen. Um die Anforderungen an die aerodynamische Verträglichkeit der Sonde 100 zu erfüllen, besitzt die Sonde 100 dabei über ihren der Gasströmung 20 ausgesetzten Längenbereich ein an einen Winddruck angepasstes, patronenförmiges Quer- schnittsprofil. Die Sonde 100 ist im gezeigten Ausfuhrungsbeispiel über Schraubverbindungen 23 lösbar mit einem Mitnehmerring 24 gekoppelt, dessen genaue Funktion im Folgenden näher erläutert werden wird.
Fig. 2 zeigt eine schematische und opake Perspektivansicht der in Fig. 1 gezeigten Sonde 100, wobei zusätzlich eine im Bereich der Auslassöffhungen 16a-f angeordnete Blende 26 dargestellt ist. Die Blende 26 ist dabei über entsprechende Verschraubungen (Senklöcher 28) lösbar an der Sonde 100 festlegbar und kann vor eine oder mehrere der Auslassöffhungen 16a-f geschraubt werden. Mit Hilfe der Blende 26 sind somit die Auslassquerschnitt der Auslassöffhungen 16a-f veränderbar, so dass die Blende 26 eine nachträgliche Optimie- rung des Ausströmverhaltens des Aerosols ermöglicht. Die konkrete Ausgestaltung der Blende 26 kann somit einfach und kostengünstig auf die jeweiligen Gegebenheiten abgestimmt werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Frontalansicht eines im Querschnitt runden Gehäuses 30, in welchem die in Fig. 1 und 2 gezeigte Sonde 100 aufgenommen und gemäß den Pfeilen IHa, HIb über einen Winkelbereich entlang eines Innenumfangs des Gehäuses 30 bewegbar ist. Fig. 3 wird im Folgenden in Zusammenschau mit Fig. 4 erläutert werden, welche eine schematische Schnittansicht entlang der in Fig. 3 gezeigten Schnittebene FV-IV zeigt. Das Gehäuse 30 umfasst einen äußeren Ringbereich 32a und einen inneren Ringbereich 32b, zwischen welchen der Gasstrom 20 in einem Ringraum geführt wird. Die Sonde 100 ist abschnittsweise im Gasstrom 20 angeordnet und erstreckt sich vom äußeren zum inneren Ringbereich 32a, 32b. Der Sonde 100 ist weiterhin eine Antriebsvorrichtung 34 zugeordnet, mittels welcher die Sonde 100 relativ zum Gehäuse 30 bewegbar ist. Die Antriebsvorrichtung 34 umfasst hierzu einen elektrisch betätigbaren Motor 36, welcher über ein Zahn- kranzgetriebe 38 den mit der Sonde 100 gekoppelten Mitnehmerring 24 um die Mittelachse M in Umfangsrichtung des Gehäuses 30 verdrehen kann. Um eine einfache Bewegung der Sonde 100 zu ermöglichen, umfasst das Gehäuse 30 eine schlitzförmige Führungsöffnung 40, die sich im gezeigten Ausführungsbeispiel über einen Winkelbereich von 150° erstreckt und durch welche die Zuführleitungen 12 durch den Mitnehmerring 24 zu ihren zugeordne- ten Einlassöffnungen 14a-f der Sonde 100 geführt sind. Der Verfahrweg der Sonde 100 in Umfangsrichtung des Gehäuses 30 wird durch die Erstreckung der Führungsöffnung 40 sowie der Anzahl der Zuführleitungen 12 auf etwa 100° begrenzt. Die Sonde 100 bzw. der mit ihr gekoppelte Mitnehmerring 24 sind über zwei umlaufende, als O-Ringe ausgebildete Dichtelemente 42 gegenüber dem Gehäuse 30 abgedichtet. Hierdurch ist es möglich, dass zwischen den Ringbereichen 32a, 32b, durch welche der Gasstrom 20 geführt wird und zwischen welchen die Sonde 100 angeordnet ist, und einem Außenraum des Gehäuses 30 unterschiedliche Drücke herrschen.
Zum Strömungsvisualisieren wird das gesamte Gehäuse 30 beispielsweise mit einem Ver- dichter, einer Brennkammer oder einer Turbine eines Strömungstriebwerks (nicht gezeigt) gekoppelt und das Aerosol 18 durch die Zuführleitungen 12 in die Einlassöffnungen 14a-f der Führungskanäle 10a-f eingeleitet, von wo aus das Aerosol 18 durch die beabstandet angeordneten Auslassöffhungen 16a-f in unterschiedlichen Höhen in die Gasströmung 20 ausgeleitet wird. Dies ermöglicht es im Weiteren, ein Strömungs- und/oder Turbulenzfeld des Gasstroms 20 mit Hilfe eines geeigneten Messverfahrens zu ermitteln und präzise Aussagen über die aerodynamischen Eigenschaften des Strömungstriebwerks zu treffen. Als Messverfahren können beispielsweise berührungslose, rückwirkungsfreie Messverfahren wie Particle-Image-Velocimetry (PIV), Laser-Induced-Fluorescence, Laser-Doppler- Anemometrie oder dergleichen verwendet werden, wobei bei geeigneter Wahl des Aerosols 18 grundsätzlich kalte und reagierende Strömungsfelder ermittelt werden können.
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