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