Forschungsausstattung

Niedergeschwindigkeitswindkanal

Der Niedergeschwindigkeits-Windkanal eröffnet die Möglichkeit, Ergebnisse numerischer Simulationen unmittelbar zu validieren. Damit wird die Entwicklung von numerischen Methoden signifikant unterstützt und beschleunigt. Der Niedergeschwindigkeits-Windkanal Göttinger Bauart, dient der experimentellen Strömungsanalyse bei Windgeschwindigkeiten von 1 – 30 m/s mit einem sehr geringen Turbulenzgrad. Damit wird die experimentelle Untersuchung von hochkomplexen Strömungsvorgängen an Bauwerksmodellen und Bauteilen bzw. Bauteilmodellen unterstützt. Der Windkanal kann sowohl mit einer offenen als auch mit einer geschlossenen Messstrecke betrieben werden.

Technische Spezifikationen:

  • Windgeschwindigkeit: 1 – 30 m/s (stufenlos regelbar)
  • Turbulenzgrad: 0,5% (geschlossene Messstrecke), 0,8% (offene Messstrecke)
  • Messstrecke (LxBxH): 2,50 x 1,30 x 0,80 m
  • tracerpartikelverträglich

2D-Laser-Doppler-Anemometer zur experimentellen Strömungsanalyse

Das 2D-Laser-Doppler-Anemometer (2D-LDA) dient der experimentellen Strömungsanalyse im Niederwindgeschwindigkeits-Windkanal der Professur. Mit dieser optischen Messtechnik können punktuell, nichtinvasiv und hochfrequent physikalische Größen, wie Strömungsgeschwindigkeiten und -richtungen, bei der Umströmung von Bauteilen im Windkanal erfasst werden. Damit wird eine Quantifizierung von Strömungsparametern möglich, die der wissenschaftlich fundierten Validierung numerischer Verfahren ebenso dient, wie dem besseren Verständnis komplexer Strömungsphänomene. Das Messsystem besteht aus dem 2D-LDA, mit zwei Lasern unterschiedlicher Wellenlängen und einer Optik mit einer Brennweite von 800 mm, sowie einer 3D-Traversierung, die eine automatisierte Aufnahme über einen Verfahrweg von 1,00 x 1,00 x 1,00 m ermöglicht.

Technische Spezifikationen:

  • 2D-LDA (2D FlowExplorer mit Strahlaufweitung)
  • Hersteller: Dantec Dynamics
  • Wellenlängen: 660 nm/ 785 nm
  • Laserleistung: 150 mW
  • Brennweite LDA Optik: 800 mm
  • 3D-Traversierung 1010 x 1010 x 1010 mm (Auflösung: 0,00625 mm)

Das vom Freistaat Thüringen geförderte Vorhaben wurde durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.

Rauchgenerator mit Rauchlanze zur Strömungsvisualisierung bei der experimentellen Strömungsanalyse

Strömungsprozesse im Windkanal können durch das Einbringen eines geeigneten Rauches visualisiert werden. Dabei können die durch Konvektion und Diffusion dominierten Strömungsprozesse sichtbar gemacht werden. Die Visualisierung erfolgt, indem der Rauch mittels einer speziellen Lanze mit Düsen möglichst fein in die Strömung eingebracht und bildgebend aufgenommen wird. Wird der Rauch an Oberstrom von Festkörpern eingebracht, so kann damit deren Umströmung visualisiert werden, wobei die Grenzschicht, Ablösephänomene, ggf. ein Wiederanlegen der Strömung, sich bildende Wirbel und die Wirbelschleppe erkennbar werden. Der Rauchgenerator besteht aus einer Nebelmaschine mit Ausgleichbehälter sowie einer mobilen Rauchlanze mit wechselbaren Düsen (in Anzahl und Durchmesser).

Technische Spezifikationen:

  • Rauchgenerator zur Strömungsvisualisierung (NV 1250 x 450)
  • Hersteller: Westenberg Wind Tunnels
  • Ausgleichsbehälter: 50 Liter
  • mobile Rauchlanze
  • fernbedienbar und Rauchausstoß regelbarbar
  • austauschbare Rauchdüsen

Das vom Freistaat Thüringen geförderte Vorhaben wurde durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.

Multi Pressure Measurement System (MPMS) zur hochfrequenten Messung von Druckverteilungen an Modelloberflächen bei der experimentellen Strömungsanalyse

Für die Untersuchung der Windbeanspruchungen von Tragstrukturen sind die wirkenden Drücke bzw. Kräfte von besonderer Bedeutung. Die effektiv auf die Oberfläche einwirkende Druckkomponente ist sowohl räumlich als auch infolge instationärer Vorgänge zeitlich veränderlich. Integrale Kraftgrößen erlauben keinen detaillierten Einblick in die Druckverteilung und somit der zugrunde liegenden Eigenschaften der Strömung. So sind Druckverteilungen z.B. wesentlich von der Beschaffenheit der Grenzschicht abhängig. Das Multi Pressure Measurement System ermöglicht die Erfassung verteilter Oberflächendrücke an mehreren diskreten Stellen. Das Messsystem besteht aus 32 in die Struktur integrierbare Messstellen und einem Druckscannermodul.

Technische Spezifikationen:

  • Multi Pressure Measurement System
  • Fabrikat: DMT (PSI DTC Initium)
  • Messstellen integrierbar
  • Anzahl Messkanäle: 32
  • Messfrequenz: bis 650 Hz

Das vom Freistaat Thüringen geförderte Vorhaben wurde durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert.

Fluggerätetechnik

Die Professur verfügt über eine leistungsfähige Flotte professioneller Flugsysteme vom Typ Intel Falcon 8, die zur Zustandserfassung von Bauwerken eingesetzt werden. Die extrem windstabilen Flugsysteme, ausgestattet mit hochwertiger Kameratechnik, erlauben eine flexible, sichere und schnelle Datenerfassung auch bei höheren Windgeschwindigkeiten und in kurzer Distanz zum Bauwerk. Die hoch aufgelösten Bilddaten können für unterschiedliche Anwendungen im Rahmen der Zustandsbewertung von Bauwerken weiterverwendet werden.

Technische Spezifikationen:

  • Flugsysteme Typ Intel Falcon 8
  • extrem windstabiles Flugsystem
  • Autopilot AscTec Trinity
  • Flexibles Nutzlastkonzept zur Verwendung diverser Nutzlasten
  • 360° Sichtfeld der Kamera
  • GPS- und Höhen-kontrollierter Flugmodus für Außen- und Inneneinsätze
  • Automatisierte Datengenerierung von Bauwerken mit Hilfe GPS-gestützter Navigation

Nutzlasten:

  • Sony Alpha 7R (Systemkamera mit 35 mm Objektiv, 36 x 24 mm Vollformatsensor, 36 MP)
  • Sony Camcorder HDR-PJ810E (Full-HD Videokamera, 24 MP, 12x optischer Zoom)
  • Inspektionsnutzlast Panasonic Lumix DMC-TZ71 + IR-Kamera FLIR TAU 2 640

Im "Labor für Bauwerkssensorik und Datenanalyse", kurz: "Sensoriklabor", können Studierende und Forschende in internationalen, interdisziplinären Teams innovative Konzepte der Sensorik, Modellierung und Datenanalyse entwickeln und praktisch erproben. Hierfür stellt das Sensoriklabor hochmoderne Komponenten - beispielsweise programmierbare Sensorik und Computerserver zur Modellierung und Datenanalyse - bereit, die in Forschung und Lehre genutzt werden können. Insbesondere werden Projekte mit Bezug zu Kernthemen der Digitalisierung, wie intelligente Sensornetze, „Smart Structures“, Building Information Modeling, mobiles/berührungsloses Bauwerksmonitoring, adaptive Tragwerke oder sensorbasierte Entscheidungsunterstützung, durch das Sensoriklabor unterstützt.

Das Sensoriklabor wurde gemeinsam von den Professuren Informatik im Bauwesen, Modellierung und Simulation - Konstruktion sowie Stahl- und Hybridbau eingeworben.

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Mit der an das Institut für Konstruktiven Ingenieurbau angegliederten Versuchstechnischen Einrichtung (VTE) steht dem Lehrstuhl ein leistungsfähiger Partner zur Durchführung experimenteller Versuche zur Verfügung, die bei der Validierung und Kalibrierung entwickelter und weiterentwickelter analytischer und numerischer Modelle helfen können. Die VTE ist durch ihren Leiter Ralf Kaufmann sowie ihren wissenschaftlichen Leiter Prof. Guido Morgenthal eng mit dem Lehrstuhl verbunden.

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