Großer Windkanal

Der große Kanal ist ein Windkanal Göttinger Bauart mit geschlossenem Umlauf, aber einer offenen Messstrecke. Diese erlaubt eine bestmögliche Zugänglichkeit zu den Versuchsobjekten, besonders im Hinblick auf Strömungvisualisierung.

Die Luftführung besteht aus einer großen Stahlbetonröhre, der gesamte Umlauf hat eine Länge von etwa 110 m. Nur die Kontur der auswechselbaren Düse, des Auffangtrichters und die Leitgitter in den Ecken sind aus Sperrholz gefertigt. Die Düse hat einen kreisruden Querschnitt mit wahlweise 3 oder 2 m Durchmesser. Der größte Querschnitt in der Vorkammer hat einen Durchmesser von 8 m. Daraus ergibt sich ein Kontraktion Kontraktionsverhältnis von 7:1 bzw. 16:1, was zusammen mit dem Wabengleichrichter und doppeltem Sieb für eine sehr gleichmäßige Strömung sorgt. Der Turbulenzgrad liegt unterhalb von 0.5%.
Dem Antrieb des Kanals dient ein zweistufiger Axial-Verdichter. Die gegeläufig rotierenden Stufen mit 7 und 5 Flügeln sind in klassischer Propeller-Holzbauweise ausgeführt. Zwei 150-kW-Gleichstrommotoren treiben die Verdichter direkt an. Die Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit erfolgt stufenlos über die Gebläsedrehzahl bis 400 min^-1 durch eine Thyristorsteuerung. Die maximale Strömungsgeschwindigkeit liegt bei 40 bzw. 60 m/s.

Messstreckenkonfigurationen

• Freistrahl
  Dem ursprünglich intendierten Einsatzzweck des Kanals entsprechend ist die in alle Richtungen offene Messstrecke die Standardkonfigutration des Kanals. Damit herrschen Zuströmbedingungen, wie sie Flugzeuge in großer Höhe erfahren.
• Fester Boden
  Für Messungen an Bodenfahrzeugen im allgemeinsten Sinne, was vom Containerschiff bis zum Rennschlitten mit lebendem Fahrer reicht, kann ein Bodenplatte im Kanal installiert werden. Der Aufbau mit festem Boden dient auch als Symmetrieebene bei Halbmodellmessungen an entsprechenden Flugzeugmodellen. Im Unterschied zu den meisten Automobilkanälen geht nicht direkt die Düsenkontur in den Boden über, sondern die Bodenplatte hat wegen des runden Messquerschnitts eine eigene Vorderkante. Dennoch ist die Modellposition relativ weit stromauf, um die Bodengrenzschicht nicht zu stark anwachsen zu lassen.

• Atmosphärische Grenzschicht
  Das atmosphärische Windfeld entspricht in keiner Weise einer gleichmäßigen und ruhigen Anströmung. Es handelt sich stattdessen um eine sehr dicke, hochturbulente Grenzschicht, die sich aufgrund der großen Lauflängen und Rauigkeiten auf der Erdoberfläche einstellt. Im Windkanal wird dieser Zustand zum einen durch ein Gitter in der Düse herbeigeführt, das infolge seiner ungleichmäßigen Versperrung eine Verzerrung des Geschwindigkeitsprofils und erhöhte Turbulenz bewirkt. Zum anderen sorgen Bodenrauigkeiten für die Aurechterhaltung verstärkter Turbulenz in den untersten Schichten. Ferner wird das Modell weit stromab positioniert und die Bodenplatte bis in die Düse hinein verlängert, um eine hinreichend große Anlauflänge zu erhalten.

• Bewegter Boden
  Bei der Untersuchung von sehr niedrig fliegenden Objekten oder der Unterströmung von Fahrzeugen reicht es oft nicht aus, mit einer festen Bodenplatte zu arbeiten. Dort bildet sich eine Grenzschicht, während in der Realität der Boden unter dem Fahrzeug mit annähernd der Anströmgeschwindigkeit vorbeifließt. Messungen im Unterbodenbereich zeigen je nach Einhaltung der Bodenrandbedingung teilweise sogar gegenläufige Effekte. Der Windkanal ist mit einem bewgten Band ausgestattet, das über zwei zylindrische Rollen läuft. Es hat eine Länge von 3500mm und eine Breite von 1800mm und kann mit bis zu 30m/s laufen.