Ingenieurarbeit

Untersuchung von Rohrströmungen bei
kleinen Geschwindigkeiten

Fachbereich Physikalische Technik
an der FH Wiesbaden
Dozent: Dr. Volpers
1. Juni 1975

 

1. Aufgabenstellung
Es soll eine definierte Versuchsanlage erstellt werden, welche Strömungsgeschwindigkeitsmessungen im laminaren Bereich bis zum Umschlagpunkt zur Turbulenz (Chaos) ermöglicht, ebenso die Erfassung sämtlicher Druckanteile zuläßt. Sie soll einsatzfähig sein für Profiluntersuchungen von Hindernissen, Verzweigungsproblemen, Messung von Widerstandszahlen etc.
Die Meßmöglichkeit mit aller zusammenhängenden Problematik soll optimiert werden.

2. Problembeschreibung: „Ziele“
2.1 Zur Erzeugung eines konstanten Luftstromes muß ein Generator entwickelt werden. Anzufangen ist mit Preßluftquelle mit nachgeschaltetem Ausgleichsbehälter und anschließender Falschluftansaugung; dies ist gegebenenfalls technisch zu vervollkommnen oder zum stabilisierten Ventilator überzugehen.
2.2 Auswahl und untersuchung der optimalen Ein- und Auslaufgeometrien - optimal in Bezug auf eine möglichst große Unterbie-tung der Schillerschen Anlaufformeln
2.3 Alle Druckanteile mit quantitativer Fehlerangabe zyklisch messen, und zwar zwischen Minimaldrücken („Null“) und Umschlagpunkt zur Turbulenz (Chaos).

2.4 Die bisher verwendeten Sonden sind zu optimieren - zunächst nur im Experimier-zustand, damit successiv gemessen werden kann, dann im Hinblick auf den bezeichneten Endzustand. Die Methode der Hitzdrahtmessung kann sicher verbessert werden. Wenn die Linearität zwischen Geschwindigkeit und elektrisches Signal nachzuweisen wäre, könnte man die Eichung der Geschwindigkeit durch eine Gesamtverlustdruckmessung ersetzen. Die Eichung hat mit den zuletzt verwendeten Verfahren nur dann Sinn, wenn die Problematik der Größenordnung der Drucke und den zu erwartenden Fehlern mit größter Sorgfalt und umsicht durchgeführt und auch rationalisiert wird, damit viele Eichungen in relativ angemessener Zeit durchgeführt werden können. Andernfalls sollte man lieber mit einem handelsüblichen Rotameter arbeiten.
2.5 Bei allen Untersuchungen sollte von Anfang an das Temperaturproblem mit berücksichtigt werden! Hierzu ist wahrscheinlich die ganze Anlage vom Puffervolumen an einschließlich aller Rohre und Zuleitungen thermisch zu isolieren und die Temperatur längs des Systems laufend zu überwachen, zumindest solange, bis man weiß, in welchem Umfang auf Dauer eine solche Stabilisierung und Überwachung nötig ist.
2.6 Die vorgesehene Sondenhalterung muß auf Dauer ersetzt werden. Wie steht es mit Thermoelementen in einer Brückenschaltung - würde eine Funktion zwischen w - T
zustandekommen?
2.7 Ein weiteres offenes Problem ist die Funktion Anströmgeschwindigkeit des Gases auf den Hitzdraht - Temperaturänderung (Zeitkonstante) Wärmeübergang
(an die Halterung)
2.8 Umschlagpunktuntersuchungen unter Variation von Gas (Beimischung von Wasserdampf etc. und lokalen Hinternissen)
2.9 Die in den Experimenten verwendeten Meßanordnungen sind effektiv oder wenigstens im Stadium der Planung soweit zu entwickeln, daß im Endzustand eine definierte Versuchsanlage zur Verfügung steht.

Eine evtl. abschliessende Probemessung mit Gittern ist durchzuführen.

Diese abschliessende Probemessung eines Gitters ist 2 Seiten weiter zu sehen. Die Planung, Berechnung, Konstruktion, Bau, Messung und Optimierung wurde durchgeführt und somit die Aufgabenstellung voll erfüllt. Hier soll jetzt auch nur auf den ersten Punkt eingegangen werden: Den Bau eines Generators, der einen konstanten Luftstrom erzeugt. Dafür war eine Wasserstrahldüse konstruktiv so zu verändern, daß sie mit Luft betrieben werden konnte und optimal funktionierte. Normalerweise würde man die Konstruktionsmerkmale - so weit wie möglich - berechnen, denn die Durchflußgleichungen beschreiben physikalische Gesetze (siehe nebenstehende Berechnungsausschnitte). Da aber Randbedingungen immer Unwägbarkeiten beinhalten, ist das Ergebnis immer eine Annäherung an die wirklich optimale Form.

Physikalische Gesetze sind immer theoretischer Natur, denn sie stellen eine reduktionistische Weltsicht dar, doch lassen sich mit der Sprache der Mathematik oftmals gute Ergebnisse erzielen. Wenn die Einflußgrößen sehr vielfältig oder schwer messbar sind oder mit Chaoszuständen gearbeitet wird, werden die Ergebnisse nur eine Annäherung an ein Optimum sein.
So auch hier bei einer Wasserstrahldüse. Sie ist ausgelegt, um an einen Wasserhahn angeschlossen zu werden und durch die innere Verengung wird durch eine Geschwindigkeitserhöhung des Wassers ein Unterdruck erzeugt, der Luft ansaugt. Damit kann sehr einfach ein Vakuum erzeugt werden. Der Durchfluß ist allerdings nicht sehr groß und somit für einen kleinen Windkanal nicht ausreichend. Daher war es die erste Aufgabenstellung, diese Düse mit Pressluft zu betreiben, doch dafür mußte der innere Querschnittsverlauf neu berechnet werden.

(Links: So gut funktionierte die neue "Wasserstrahldüse" mit Luft, dass sie den 4mm dickenwandigen Kunststoffbehälter ohne Schwierigkeiten verkrumpelte...)



Da hatte ich eine geniale Idee:

 


Ich baute diese Wasserstrahldüse aus 100 Scheibchen von je einem Millimeter mit unterschiedlichen ausgefrästen inneren Durchmessern: Siehe Zeichnung und Foto.
Durch diese Plexiglasdüse presste sich Druckluft und die angesaugte „Falschluft“ konnte genau gemessen werden. Wenn ich nun intuitiv ein „Scheibchen“ zog und willkürlich woanders wieder hineinsteckte - wurde ja der Querschnitt verändert - gab es entweder eine Verbesserung oder eine Verschlechterung des Durchflusses. Damit war die „Mutationsmaschine“ erfunden, denn wie bei der Evolution, ließ ich jede Verbesserung gelten, bei einer Verschlechterung machte ich diesen Schritt wieder rückgängig - analog der Evolution, nur das Beste überlebt. Nach 150 Schritten hatte ich den optimalen Querschnittsverlauf, der sich nicht mehr verbessern ließ - egal was ich machte. Damit hatte sich der Querschnittsverlauf selbstorganisatorisch optimiert. Der potentielle optimale Querschnittsverlauf wurde von selbst sichtbar. Jetzt brauchte ich nur noch die Werte übertragen und siehe da, der Luftdurchsatz verbesserte sich um ca. 300% gegenüber des Ausgangswertes.


Diese Grundidee wurde dann später von mir bei der Innenweltarbeit übernommen. Wir nennen das heute ebenfalls „Scheibchen ziehen“ und können mit dieser Herangehensweise die Innenwelt optimieren, der Energiedurchsatz erhöht sich, die individuelle „Kennlinie“ stellt sich von selbst ein. Diese „Durchflußerhöhung der Lebensenergie“ dient der Energiezufuhr, die notwendig ist, um Selbstorganisationsprozesse im Gehirn auszulösen. Damit kann handwerklich sehr leicht und einfach die Innen-welt evolutionär verändert werden - optimiert werden. Das Ergebnis ist immer besser und stabiler wie vorher. Selbst Krankheitssymptome auf der Körperebene lösen sich damit auf, denn alle Ebenen wirken zusammen - Synergetik pur.

Selbstorganisation ist immer das Gegenteil von Suggestionen und Hypnose, denn bei letzterem gibt der Therapeut die Richtung vor. Das kann gefährlich sein. Bei der Selbstorganisation arbeitet die „innere Weisheit“, „der liebe Gott“ oder die synergetischen Gesetze.

Seit 16 Jahren arbeiten einige 100 Therapeuten mit weit über 20.000 Sessions ohne Probleme mit dieser Selbstheilungs-methode. Es gibt und gab keine Zwischenfälle. Das Basishandwerkszeug, das bionisch (pragmatisch) gefunden wurde, garantiert optimale Ergebnisse, die nur noch von der aktiven inneren Arbeit des Kienten selbst abhängig sind.

Hier gehts zum Messdiagramm von Gittern. Hier klicken

 

Hier geht es zu den Berechnungen des Generators als üblicher Weg mathematisch herauszufinden, wie der optimale Querschnittsverlauf sein sollte oder müßte. Hier klicken