Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Dicke d einer laminaren oder turbulenten Grenzschicht an einer Oberfläche eines umströmten Körpers, welche eine Temperaturdifferenz zum strömenden Medium aufweist, bei welchem zumindest eine erste Temperatur (T _o ), eine zweite Temperatur (T _x ) und eine vierte Temperatur (T _L ) jeweils in einem vorgebbaren Abstand (X1, X2, X4) zur Oberfläche des umströmten Körpers gemessen wird, wobei zur Messung der Tem- peraturen (T _o , T _x , T _L ) zumindest eine erste Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur und eine zweite Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur und eine vierte Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur verwendet werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Aus der DE 102016 107 212 A1 ist bekannt, den konvektiven Wärmeübergangskoeffizient h _c einer Konvektionsfläche mit einer Vorrichtung zu bestimmen, welche eine erste Tempera- turdifferenz zwischen einer Oberflächentemperatur und einer Umgebungstemperatur und eine zweite Temperaturdifferenz zwischen einer Temperatur innerhalb der Grenzschicht und der Umgebungstemperatur bestimmt. Hierzu werden drei Temperatur- sensoren in unterschiedlichem Abstand zur Oberfläche verwen- det. Diesem bekannten Sensor liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Temperaturverlauf innerhalb der Grenzschicht einen exponentiellen Verlauf aufweist, mit der Grenzschichtdicke d als Konstante. Durch Bestimmung von drei Stützstellen kann somit der exponentielle Verlauf und daraus der konvektive Wärmeübergangskoeffizient bestimmt werden. Diese bekannte Vorrichtung wird nachfolgend auch als CHM-Sensor bezeichnet.

Alternativ kann der exponentielle Abfall der Lufttemperatur über einer Konvektionsfläche optisch mittels eines Laser- differentialinterferometers bestimmt werden. Ein solcher Messaufbau ermöglicht eine genaue Erfassung des Tempera- turverlaufs und damit des konvektiven Wärmeübergangsko- effizienten h _c . Der apparative Aufwand ist jedoch sehr hoch, sodass sich eine solche Messung nicht für Routinemessungen eignet.

Aus der Praxis ist bekannt, dass sich die Wärmeabfuhr einer Konvektionsfläche bei laminarer Strömung von der Wärmeabfuhr einer Konvektionsfläche bei turbulenter Anströmung unter- scheidet. Die aus der DE 102016 107 212 A1 bekannte Vor- richtung weist jedoch den Nachteil auf, dass turbulente und laminare Strömungen nicht unterschieden werden können und daher der konvektive Wärmeübergangskoeffizient h _c einer Konvektionsfläche und/oder die Dicke d der Grenzschicht bei turbulenter Strömung falsch erfasst wird.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche eine genaue Erfassung des konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten h _c und/oder der Dicke d einer laminaren oder turbulenten Grenzschicht bei wechselnden Strömungsbedingungen und mit geringem apparativen Aufwand erlaubt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zur Bestimmung einer Dicke d einer laminaren oder turbulenten Grenzschicht an einer Oberfläche eines umströmten Körpers, welche eine Temperaturdifferenz zum strömenden Medium aufweist, nicht nur drei, sondern zumindest vier Temperaturen zu messen. Zur Erfassung der Temperaturen stehen zumindest eine erste Ein- richtung zur Erfassung einer Temperatur, eine zweite Ein- richtung zur Erfassung einer Temperatur, eine dritte Ein- richtung zur Erfassung einer Temperatur und eine vierte Ein- richtung zur Erfassung einer Temperatur zur Verfügung, welche jeweils in einem vorgebbaren und jeweils unterschied- lichen Abstand zur Oberfläche des umströmten Körpers ange- ordnet sind. In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die zumindest drei Einrichtungen zur Erfassung der Temperaturen Widerstandsthermometer und/oder Thermoelemente sein. Unter dem Abstand zur Oberfläche des umströmten Kör- pers wird für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung die Länge des Normalenvektors zwischen der jeweiligen Einrich- tung zur Bestimmung der Temperatur und der Oberfläche bezeichnet.

Bei laminarer Strömung folgt der Temperaturverlauf innerhalb der Grenzschicht zwischen der Oberflächentemperatur und der Umgebungstemperatur einem exponentiellen Verlauf mit der Dicke d einer laminaren oder turbulenten Grenzschicht als Konstante. Liegen die Messwerte der Einrichtungen zur Erfassung einer Temperatur inerhalb vorgebbarer Fehler- grenzen auf diesem exponentiellen Verlauf, so kann auf eine laminare Strömung über der Oberfläche geschlossen werden. Weichen die Messwerte inerhalb vorgebbarer Fehlergrenzen von diesem exponentiellen Verlauf ab, so ist die Strömung jen- seits einer nahe an der Oberfläche befindlichen laminaren Unterschicht turbulent.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung ist die erste Einrichtung zur Erfassung der Temperatur unmittelbar auf der Oberfläche des umströmten Körpers angeordnet, sodass diese die Temperatur T _o der Oberfläche erfasst. Die vierte Einrich- tung zur Erfassung einer Temperatur ist in einem größeren Abstand zur Oberfläche angeordnet, sodass diese die ungestörte Umgebungstemperatur erfasst. Die zweite und dritte Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur befinden sich innerhalb der sich über der Oberfläche ausbildenden Grenzschicht. Dies erlaubt eine besonders einfache Aus- wertung der Messwerte, um festzustellen, ob die Strömung an der Oberfläche laminar oder turbulent ist.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die erste Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur und die zweite

Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur und die dritte

Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur und die vierte

Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur durch Thermo- elemente gebildet werden. Hierdurch kann der apparative Aufwand zur Messwerterfassung verringert sein

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Dicke d der Grenzschicht aus den Temperaturen (T _o , T _x , T _y , T _L ), dem Abstand X2 der zweiten Einrichtung zur Bestimmung einer Tem- peratur über der Oberfläche, dem Abstand X3 der dritten Ein- richtung zur Bestimmung einer Temperatur und den Wärmeleit- koeffizienten λ _L des strömenden Mediums und λ _M der Sensor- anordnung wie folgt zweifach bestimmt werden: wobei die Strömung als turbulent erkannt wird, wenn d ₁ ǂ d ₂ und die Strömung als laminar erkannt wird, wenn d ₁ = d ₂ , wobei aufgrund von Messunsicherheiten auch eine Abweichung der Werte innerhalb vorgebbarer Toleranzen als laminar angesehen werden kann. Hiermit kann beispielsweise ein Strömungsabriss an der Tragfläche eines Flugzeuges oder dem Flügel einer Windenergieanlage erkannt werden, um entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Abstand X2, in welchem die zweite Temperatur (T _x ) von der Oberfläche entfernt gemessen wird, etwa 0,2 mm bis etwa 2 mm betragen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Abstand X2, in welchem die zweite Temperatur (T _x ) von der Oberfläche entfernt gemessen wird, etwa 0,3 mm bis etwa 1 mm betragen. In wiederum anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Abstand X2, in welchem die zweite Temperatur (T _x ) von der Oberfläche entfernt gemessen wird, etwa 0,7 mm betragen. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass auch eine lami- nare Unterschicht einer im Übrigen turbulenten Strömung sicher erkannt wird.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Abstand X3, in welchem die dritte Temperatur (T _y ) von der Oberfläche entfernt gemessen wird, etwa 4 mm bis etwa 7 mm betragen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Abstand X3, in welchem die dritte Temperatur (T _y ) von der Oberfläche entfernt gemessen wird, etwa 5 mm betragen. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass eine turbulente Strömung auch dann zuverlässig erkannt werden kann, wenn diese nahe der Oberfläche noch eine laminare Unterschicht ausbildet.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Abstand X1 etwa 0 mm betragen, so dass die erste Temperatur (T _o ) der Temperatur der Oberfläche entspricht.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Abstand X4 so groß gewählt werden, dass die vierte Temperatur (T _L ) der Temperatur der Umgebung des umströmten Körpers entspricht. Hierzu kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung der Abstand X4 zwischen etwa 9 mm und etwa 20 mm betragen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Abstand X4 zwischen etwa 10 mm und etwa 14 mm betragen In wiederum anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Abstand X4 zwischen etwa 11 mm und etwa 16 mm betragen.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die erste Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur und die zweite

Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur und die dritte

Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur und die vierte

Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur durch Thermo- elemente gebildet werden, wobei eine erste Thermospannung zwischen der ersten und der vierten Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur gemessen wird und eine zweite Thermospannung U ₂ zwischen der zweiten und der vierten Ein- richtung zur Bestimmung einer Temperatur gemessen wird und eine dritte Thermospannung U ₃ zwischen der dritten und der vierten Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur gemessen wird. Dies erleichtert die Auswertung der Messung, sodass mit geringem apparativen Aufwand, beispielsweise einer analogen Rechenschaltung, unmittelbar ein den konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten repräsentierendes elektrisches Signal erzeugt werden kann. Eine solche analoge Rechenschal- tung kann beispielsweise mit Operationsverstärkern realisiert werden.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der Parameter durch eine Kalibriermessung bestimmt werden. Eine Kalibrier- messung berücksichtigt, dass die von der zweiten oder dritten Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur gemessene Temperatur T _x und T _y sowohl vom strömenden Medium als auch von Zuleitungsdrähten und optionalen mechanischen Befestigungsvorrichtungen des Sensors beeinflusst wird. Dieser Einfluss kann entweder rechnerisch durch eine Com- putersimulation der Wärmeströme bestimmt werden oder, besonders einfach, durch eine Kalibriermessung für jeden Sensor oder jeden Sensortyp.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung können zumindest die zweite und die dritte und die vierte Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur aus jeweils einem Thermoelement bestehen, welche gebildet sind aus einem gemeinsamen ersten Draht aus einem ersten Material und jeweils zumindest einem weiteren Draht aus einem zweiten Material, welcher an jeweils einer Kontaktstelle mit dem ersten Draht verbunden ist, wobei die Drähte sich jeweils von der Oberfläche ausgehend in den an die Oberfläche angrenzenden Halbraum erstrecken und einen Durchmesser von etwa 300 μm oder weniger aufweisen. Die Kontaktstellen können durch eine Klemm- und/oder Löt- und/oder Schweißverbindung gebildet werden.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann der erste, zweite, dritte und vierte Draht jeweils einen Durchmesser von etwa 50 μm bis etwa 250 μm aufweisen. In anderen Ausfüh- rungsformen der Erfindung kann der erste, zweite, dritte und vierte Draht jeweils einen Durchmesser von etwa 50 μm bis etwa 150 μm aufweisen. In wiederum anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der erste, zweite, dritte und vierte Draht jeweils einen Durchmesser von etwa 75 μm bis etwa 125 μm aufweisen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der erste, zweite, dritte und vierte Draht jeweils einen Durchmesser von etwa 90 μm bis etwa 110 μm aufweisen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der erste, zweite, dritte und vierte Draht jeweils einen Durchmesser von etwa 100 μm aufweisen.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die ersten, zweiten, dritten und vierten Drähte frei in den die Oberfläche umgebenden Halbraum hineinragen.

In einigen Ausführungsformen der Erfindung können die ersten, zweiten, dritten und vierten Drähte zumindest mit dem Längsabschnitt, welcher nicht mit der Ober-fläche in Kontakt steht, nicht mit einer Stützstruktur verbunden sein. Durch diese Merkmale kann die thermische Last reduziert und die Ansprechgeschwindigkeit und/oder der Messfehler reduziert sein. Darüber hinaus kann eine Beeinflussung der Strömung durch die Stützstruktur vermieden werden, welche zur Störung der Strömung und dadurch zu einer Verfälschung der Messergebnisse führen kann.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Figuren und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigt:

Figur 1 beispielhaft die an sich bekannten Strömungsver- hältnisse bei laminarer und turbulenter Strömung an einer Oberfläche

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen CHM-Sensors.

Figur 3 zeigt die Messwerte der zweiten und dritten Ein- richtung zur Erfassung einer Temperatur gegen deren Abstand X2 bzw. X3 von der Oberfläche bei laminarer Strömung.

Figur 4 zeigt die Messwerte der zweiten und dritten Ein- richtung zur Erfassung einer Temperatur gegen deren Abstand X2 bzw. X3 von der Oberfläche bei turbulenter Strömung. Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch einen umströmten Körper 6 mit einer Oberfläche 65. Der Körper 6 kann bei- spielsweise Teil eines Fahr- oder Flugzeuges oder eines Schiffes sein. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Körper 6 Teil einer Windenergieanlage sein. In wiederum anderen Ausführungsformen der Erfindung kann der Körper 6 Teil eines Raumklimamessgerätes sein, welches den konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten und/oder den Austausch von Strahlungswärme mit der Umgebung ermittelt. Hierzu kann die Oberfläche 65 beheizt sein, beispielsweise mit einer elektrischen Heizeinrichtung. In anderen Ausfüh- rungsformen der Erfindung kann die Oberfläche 65 die Außenseite eines Wärmetauschers sein.

Bei Betrieb des Grenzschichtsensors bzw. der Vorrichtung 1 zur Bestimmung einer Dicke d einer laminaren oder turbu- lenten Grenzschicht wird der Körper 6 von einer erzwungenen Strömung oder einer Konvektionsströmung umströmt, sodass sich in dem an die Oberfläche 65 anschließenden Halbraum des Körpers 6 eine Strömung ausbildet. Dargestellt sind in Figur 1 eine laminare und eine turbulente Strömung sowie das Über- gangsgebiet anhand einer ebenen Platte.

Dabei herrscht in Abschnitt I eine laminare Strömung 5. Das Fluid strömt in Schichten, die sich nicht miteinander ver- mischen. In einer laminaren Strömung verlaufen die Strom- linien, d.h. die Bahnlinien der Fluidteilchen, quasi parallel zueinander. Die Temperatur nimmt innerhalb der Grenzschicht exponentiell von der Oberfläche 65 zur Umgebung außerhalb der Grenzschicht ab: wobei T _x die Temperatur im Abstand x von der Oberfläche bezeichnet, T _o bezeichnet die Temperatur der Oberfläche und T _L die Temperatur des strömenden Mediums und d die Dicke der Grenzschicht. In Abschnitt II ist eine turbulente Strömung 55 gezeigt. In der turbulenten Strömung bewegen sich die Fluidteilchen chaotisch in alle Richtungen, aber makroskopisch immer noch in Strömungsrichtung. Aufgrund der Verwirbelungen erfolgt eine Durchmischung des Fluides, so dass der Wärmeübergangs- koeffizient h _c in der turbulenten Grenzschicht und die Dicke d der Grenzschicht größer ist als in der laminaren Grenz- schicht. Der Wärmestrom von der Oberfläche 65 in die Umge- bung ist demnach in der turbulenten Grenzschicht größer als in der laminaren Grenzschicht.

Figur 1 zeigt in Abschnitt II weiter, dass sich angrenzend an die Oberfläche 65 eine laminare Unterschicht 50 ausbil- det. Die Dicke entspricht in etwa 3 % - 5% der turbulenten Grenzschicht.

Zwischen dem ersten Abschnitt I und dem zweiten Abschnitt II befindet sich eine Übergangszone, innerhalb welcher die Dicke der laminaren Unterschicht 50 abnimmt und die Dicke der turbulenten Grenzschicht zunimmt.

Figur 2 zeigt nochmals einen Querschnitt durch einen um- strömten Körper 6 mit einer Oberfläche 65. Bei Betrieb des Grenzschichtsensors bzw. der Vorrichtung 1 zur Bestimmung einer Dicke d einer laminaren oder turbulenten Grenzschicht wird der Körper 6 von einer erzwungenen Strömung oder einer Konvektionsströmung umströmt, wie vorstehend in Zusammenhang mit Figur 1 erläutert. Zur Erfassung der Dicke d der Grenzschicht und/oder des konvektiven Wärmeübergangsko- effizienten h _c über der Oberfläche 65 wird erfindungsgemäß ein Grenzschichtsensor bzw. CHM-Sensor 1 eingesetzt.

Der Grenzschichtsensor 1 ist dazu eingerichtet, vier Tempe- raturen bzw. zwei Temperaturdifferenzen zu erfassen. Hierzu weist der Grenzschichtsensor eine erste Einrichtung zur Erfassung einer Temperatur 31 auf, welche in einem ersten Abstand X1 zur Oberfläche 65 angeordnet ist. Im darge- stellten Ausführungsbeispiel befindet sich die erste Ein- richtung 31 zur Erfassung einer Temperatur unmittelbar auf der Oberfläche 65. Der Abstand X1 beträgt daher 0 mm.

Weiterhin weist der Grenzschichtsensor 1 eine zweite Ein- richtung 32 zur Erfassung einer Temperatur auf, welche in einem Abstand X2 über der Oberfläche 65 angeordnet ist. Der Abstand X2 kann beispielsweise zwischen etwa 0,2 mm bis etwa

1 mm betragen. Der Abstand X2 ist so gewählt, dass sich die zweite Einrichtung 32 zur Erfassung einer Temperatur bei laminarer Strömung innerhalb der sich über der Oberfläche 65 ausbildenden Grenzschicht befindet. Bei turbulenter Strömung befindet sich die zweite Einrichtung 32 zur Erfassung einer Temperatur in einem weiten Geschwindigkeitsbereich innerhalb der vorstehend erläuterten laminaren Unterschicht.

Weiterhin weist der Grenzschichtsensor 1 eine dritte Ein- richtung 33 zur Erfassung einer Temperatur auf, welche in einem Abstand X3 über der Oberfläche 65 angeordnet ist. Der Abstand X3 kann beispielsweise zwischen 4 mm und 7 mm betra- gen. Beispielsweise kann der dritte Abstand X3 etwa 5mm be- tragen. Der Abstand X3 ist so gewählt, dass sich die dritte Einrichtung 33 zur Erfassung einer Temperatur bei laminarer Strömung innerhalb der sich über der Oberfläche 65 ausbil- denden Grenzschicht befindet. Bei turbulenter Strömung be- findet sich die dritte Einrichtung 33 zur Erfassung einer Temperatur innerhalb der vorstehend erläuterten turbulenten Grenzschicht.

Schließlich weist der Grenzschichtsensor 1 eine vierte Ein- richtung 34 zur Bestimmung einer Temperatur auf, welche in einem Abstand X4 über der Oberfläche 65 angeordnet ist. Der Abstand X4 kann beispielsweise zwischen etwa 9 mm und etwa 20 mm oder zwischen etwa 10 mm und etwa 14 mm oder zwischen

II mm und etwa 16 mm betragen. Der Abstand X4 ist so gewählt, dass die vierte Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur die Umgebungstemperatur des über der Ober- fläche 65 strömenden Mediums außerhalb der Grenzschicht erfasst. Somit kann der Abstand X4 über der Oberfläche 65 in Abhängigkeit der erwarteten Strömungsgeschwindigkeit gewählt werden, so dass bei geringerer Strömungsgeschwindigkeit Sensor mit kürzerer und bei hoher Strömungsgeschwindigkeit ein Sensor mit längerem Abstand gewählt wird.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die erste, zweite dritte und vierte Einrichtung 31, 32, 33 und 34 zur Bestimmung einer Temperatur als Thermoelemente ausgebildet. Hierzu weist der Grenzschichtsensor 1 einen ersten Draht 20 auf, welcher aus einem ersten Material besteht. Ein Ende des ersten Drahtes 20 ist mit einem Ende eines zweiten Drahtes 21 verbunden. Der zweite Draht 21 besteht aus einem zweiten Material, sodass sich an der Kontaktstelle eine Thermo- spannung ausbilden kann, welche ein Maß für die Temperatur T _o der Oberfläche 65 darstellt.

Der erste Draht 20 weist darüber hinaus ein zweites Ende auf, welches im Abstand X4 zur Oberfläche 65 angeordnet ist. An diesem Ende ist eine vierte Kontaktstelle mit einem fünften Draht 24 ausgebildet. Diese Kontaktstelle bildet die vierte Einrichtung 34 zur Bestimmung der Temperatur T _L .

In gleicher Weise befindet sich entlang der Längserstreckung des ersten Drahtes 20 eine weitere Kontaktstelle mit einem dritten Draht 22 in einem Abstand X2. Diese Kontaktstelle bildet die zweite Einrichtung 32 zur Bestimmung der Temperatur T _x .

In gleicher Weise befindet sich entlang der Längserstreckung des ersten Drahtes 20 eine weitere Kontaktstelle mit einem vierten Draht 23 in einem Abstand X3. Diese Kontaktstelle bildet die dritte Einrichtung 33 zur Bestimmung der Temperatur T _Y . In einigen Ausführungsformen der Erfindung können somit drei Thermospannungen bestimmt werden, eine erste Thermospannung wird mit einem ersten Messgerät 41 zwischen dem zweiten Draht 21 und dem fünften Draht 24 bestimmt. Eine zweite Thermospannung wird mit einem zweiten Messgerät 42 zwischen dem fünften Draht 24 und dem dritten Draht 22 bestimmt. Eine dritte Thermospannung wird mit einem dritten Messgerät 43 zwischen dem fünften Draht 24 und dem vierten Draht 24 bestimmt. Die erste Thermospannung ist somit ein Maß für die Temperaturdifferenz T _o - T _L . Die zweite Thermospannung ist ein Maß für die Temperaturdifferenz T _x - T _L . Die dritte Thermospannung ist ein Maß für die Temperaturdifferenz T _Y - T _L .

Der Grenzschichtsensor 1 kann in einfacher Weise mittels eines Klebebandes 7 auf der Oberfläche 65 befestigt sein. Hierdurch eignet sich der Grenzschichtsensor 1 auch zur temporären bzw. mobilen Anwendung, beispielsweise für Versuche in einem Strömungskanal. Darüber hinaus ermöglicht das Klebeband die Montage ohne Störung der Geometrie der Oberfläche.

Der Grenzschichtsensor 1 kann in einigen Ausführungsformen weitere Elemente enthalten, insbesondere mechanische Befes- tigungsvorrichtungen, welche die Einrichtung 31, 32, 33 und 34 zur Bestimmung der Temperaturen T _o , T _L , T _y und T _x an den ihnen zugedachten Stellen halten. Dadurch kann eine Verfor- mung beziehungsweise eine Veränderung der Abstände X2, X3 und X4 vermieden und/oder die Gefahr mechanischer Beschädi- gung des Grenzschichtsensors 1 reduziert werden.

Der Temperaturverlauf innerhalb der Grenzschicht über der Oberfläche 65 folgt bei laminarer Strömung einer Exponen- tialfunktion, weshalb bekannte Verfahren zur Auswertung der Messwerte im Wesentlichen darauf abstellen, aus den Mess- werten T _o , T _x und T _L die Koeffizienten einer Exponential- funktion abzuleiten, welche die Grenzschichtdicke und/oder den konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten repräsentieren. Erfindungsgemäß wurde jedoch erkannt, dass der Tempera- turverlauf innerhalb der Grenzschicht über der Oberfläche 65 bei turbulenter Strömung durch zwei Exponentialfunktionen beschrieben werden kann, nämlich eine für die laminare Unterschicht und eine weitere für die turbulente Grenz- schicht. Turbulente und laminare Strömung lassen sich somit unterscheiden, wenn neben der Temperatur T _x im Abstand X2 noch eine weitere Temperatur T _Y im Abstand X4 gemessen wird. Dies wird nachfolgend erläutert.

Die Figuren 3 und 4 verdeutlichen den Einfluss der Strömung auf die Messwerte des Sensors 1. Dabei sind die Messwerte T _x - T _L bzw. T _Y - T _L in Kelvin auf der Ordinate in logarith- mischer Skala aufgetragen und der Abstand X2 bzw. X3 der zweiten und dritten Einrichtung 32 und 33 zur Bestimmung einer Temperatur T _x auf der Abszisse. Dargestellt ist in Figur 3 der Temperaturverlauf für laminare Strömung und in Figur 4 der Temperaturverlauf für turbulente Strömung.

Wie Figur 3 zeigt, liegen die Messwerte T _x und T _Y im darge- stellten Ausführungsbeispiel bei laminarer Strömung auf einer Geraden. Dies bedeutet, dass die mit der zweiten Ein- richtung zur Bestimmung einer Temperatur im Abstand X2 bestimmte Dicke d ₁ der Grenzschicht ebenso groß ist wie die mit der dritten Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur im Abstand X3 bestimmte Dicke d ₂ der Grenzschicht, d.h.

Da sich die Dicke d der Grenzschicht über den gesamten Messbereich nicht ändert, liegt der in Abschnitt I der Figur 1 gezeigte Fall vor, nämlich eine laminare Strömung mit exponentiellem Temperaturverlauf.

Wie Figur 4 zeigt, liegen die Messwerte T _x und T _Y im dargestellten Ausführungsbeispiel bei turbulenter Strömung nicht mehr auf einer Geraden. Dies bedeutet, dass die mit der zweiten Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur im Abstand X2 bestimmte Grenzschichtdicke d ₁ der laminaren Unterschicht einen anderen Wert annimmt als die mit der dritten Einrichtung zur Bestimmung einer Temperatur im Abstand X3 bestimmte Grenzschichtdicke d ₂ der turbulenten Grenzschicht, d.h.

Da sich der konvektive Wärmeübergangskoeffizient über die Dicke der Grenzschicht ändert, liegt der in Abschnitt II der Figur 1 gezeigte Fall vor, nämlich eine turbulente Strömung. Wie Fig. 4 zeigt, lässt sich dieser Fall in logarithmischer Darstellung mit zwei Geraden bzw. mit zwei exponentiellen Verläufen modellieren, wobei der Schnittpunkt der beiden Geraden der logarithmischen Darstellung die Dicke der laminaren Unterschicht anzeigt.

Zur Auswertung der Messsignale kann eine digitale oder analoge Rechenschaltung verwendet werden, welche den Über- gang von turbulenter zu laminarer Strömung durch ein akustisches und/oder optisches Signal anzeigt, wenn die Grenzschichtdicken d ₁ und d ₂ um einen vorgebbaren Wert voneinander abweichen. Dieses Signal kann darüber hinaus zur automatischen Regelung einer Windenergieanlage oder der Fluglage eines Flugzeuges verwendet werden.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die darge- stellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Be- schreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Ansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Ansprüche und die vorstehende Beschreibung „erste" und „zweite" Ausführungsformen definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Ausfüh- rungsformen, ohne eine Rangfolge festzulegen.