Zusammenfassung
Die vorliegende Forschungsarbeit behandelt die Messung des Profilwiderstands, beziehungsweise des dimensionslosen Profilwiderstandsbeiwertes eines Tragflächenprofils. Dafür wurden Versuche am Profil Gö387 im Windkanal B des Lehrstuhls für Aerodynamik und Strömungsmechanik an der Technischen Universität München durchgeführt. An beiden Seiten des Profils sind Randscheiben angebracht, um Randumströmungen und daraus resultierende dreidimensionale Kräfte zu vermeiden.
Dieser Versuch fand bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 30 m/s statt. Um den Widerstand zu ermitteln, wurden drei verschiedene Messgeräte benutzt: Eine Pitotsonde, welche die traversierte Totaldruckdifferenz im Flügelnachlauf misst, eine Hitzdrahtsonde, welche die Geschwindigkeit im Nachlauf des Flügels ermittelt und ein Impulsrechen, der eine gemittelte Totaldruckdifferenz misst. Für die Pitotsonde wurden zur Berechnung des Profilwiderstandsbeiwertes eine exakte und eine durch eine Reihenentwicklung approximierte Gleichung verwendet.
Die Ergebnisse des Versuches umfassen zum einen den geplotteten Verlauf der Integranden und zum anderen den durch eine Integration bestimmten Profilwiderstandsbeiwert. Der Impulsrechen liefert hierbei keinen Integranden, da die Integration durch eine Mittelung des Drucks schon innerhalb des Messgerätes abläuft.
Die Integrandenverläufe der Pitotsonde sind hierbei sehr glatt, wobei der exakte und der approximierte Integrand sehr ähnliche Graphen liefern. Der Verlauf des Integrands der Hitzdrahtsonde ist hingegen unschön und lässt sich auf die Empfindlichkeit der Sonde zurückführen.
Die Ergebnisse des Tests zeigen, dass die Druckmessungen, also Pitotsonde und Impulsrechen, sehr ähnliche Werte um 0,038 liefern und sich die Ergebnisse der exakten und approximierten Gleichung der Pitotsonde erst ab der vierten Dezimale unterscheiden. Die Hitzdrahtsonde liefert einen etwas höheren Wert, der im Hinblick auf den unschönen Verlauf des Integranden zu hoch erscheint.
Abstract
This research paper deals with the measurement of the profile resistance, or more specifically, the dimensionless profile resistance coefficient of an air foil profile. For this, experiments were carried out on the profile Gö387 in the wind tunnel B of the Chair of Aerodynamics and Fluid Mechanics at Technische Universität München. Edge discs are attached to both sides of the profile in order to avoid edge circulations and resulting three-dimensional forces.
This experiment was conducted at a flow rate of 30 m/s. In order to determine the resistance, three different measuring devices were used: a pitot probe, which measures the traversed total pressure difference in the wing’s trail, a hot-wire probe, which determines the speed in the trail and an impulse rake which measures an average total pressure difference. For the pitot probe an exact and an approximated equation were used to calculate the profile resistance coefficient.
The results of the experiment contain, on the one hand, the plotted course of the integrands and, on the other hand, the profile resistance coefficient determined by integration. In this case, the impulse rake does not provide any integrands, since the integration already takes place within the measuring device by the means of an averaging of measured pressure.
The trends of the pitot probe are very smooth in this case, the exact and the approximated integrands yielding very similar graphs. The trend of the hot-wire probe, on the other hand, is unattractive, which can be attributed to the sensitivity of the probe.
The results of the test show that the pressure measurement, i.e. the pitot probe and the pulse rake, yield very similar values around 0.038 and the results of the exact and the approximated equation of the pitot probe differ only by the fourth decimal. The hot-wire probe provides a somewhat higher value, which appears too high in regard of the unsightly course of the integrand.