Fluid Mechanics

Dantec Dynamics Gruppenbersicht

Dantec Dynamics ist der fhrende Hersteller optischer Messtechnik in der Forschung und Entwicklung fr die Bereiche Strmungsmechanik, Mikrofluidtechnik, Verbrennungsvorgnge und der Bestimmung von Festigkeitsparametern von Materialien und Komponenten. Gegrndet 1992. Ehemals Teil der DISA and Dantec Elektronik, Zentrale: Kopenhagen, DnemarkEigentmer: LD (Rentenfond), Vitesse A/S und einige Mitarbeiter6 Tochtergesellschaften in 5 Lndern und Vertretungen weltweit140 Mitarbeiter weltweit, davon viele mit wissenschaftlicher Ausbildung im F&E Bereich. Jahresumsatz ca. 20 M. ($ 25 M.)Dauerhaft profitabel Exportanteil : 99% AAA Kredit Rating von Duns & Bradstreet

Geschftsbereiche der Dantec Dynamics GruppeImaging Systeme - Allgemeine Strmungsmessung - Verbrennungsdiagnostik - Partikelgren Bestimmung

Fluid Dynamics - Luft- und Gasstrmungsmessung - Thermischer Komfort - Strmungsmessung von Flssigkeiten - Partikel Grenbestimmung

Strain/Stress/Vibration - Dehnungs- und Spannungsmessungen - Vibrationsanalysen - Zerstrungsfreie Material- und Bauteilprfung

Optimierung von Produktdesign und VerbrennungstechnikAerodynamik und HydrodynamicsOptimierung von Materialien und Komponenten

Wissenschaftliche TtigkeitenDienstleistungen & BeratungAuftragsmessung und Beratungsttigkeit im Bereich Fluid Mechanics

Experimental Fluid DynamicsCTA Systeme Strmung und Turbulenzen Technik fr Punktmessungen in 1D,2D und 3D Gas- und Flssigkeitsstrmung.Besonders geeignet fr Mikro-Struktur Untersuchungen.

- StreamLine CTA- MiniCTA

Welche Vorteile bietet die Hitzdrahtmesstechnik ?Groer Dynamikbereich von cm/s bis berschallHohe Genauigkeit - unter Laborbedingungen 1%Hohe zeitliche Auflsung bis 500 kHzHohe rumliche Auflsung 5m * 1mmNiedriger Druckabfall durch kleinen SensorKontinuierliches analoges Ausgangssignal1D , 2D und 3D MessungenMehrkanalmessungenTemperaturmessung

Das Messprinzip IEin dnner Draht, montiert auf zwei parallelen Haltespitzen, wird der Strmung ausgesetzt. Wird ein elektr. Strom durch den Draht geleitet, heizt sich dieser auf (IRW). Im Gleichgewichtszustand wird diese Wrmemenge in die Umgebung abgegeben (Konvektion).ndert sich die Strmungsgeschwin- digkeit, ndert sich die Wrmeabfuhr und damit die Temperatur des Drahtes. Der Regelkreis regelt die Differenz aus.

Das Messprinzip IIDer Sensorwiderstand (Temperatur) wird durch den Regelkreis konstant gehalten

Die Wrmeabfuhr ist u.a. abhngig von der anliegenden Strmung

Das Messprinzip IIIDie Ausgangsspannung ber den Draht ist gegeben durch:E2 = I2Rw2 = Rw(Rw - Ra)(A1 + B1Un)oder Rw wird durch den Servoverstrker konstant gehalten durch: E2 = A + BUn

E2 = Ausgangsspannung Rw = Warmwiderstand Ra = Kaltwiderstand A,B = Konstanten, abhngig vom MediumU = Strmungsgeschwindigkeit n = Exponent , ca. 2-2,5 ber 0,1

Sondentypen IMiniatur Draht SondePlatinierter Wolframdraht, 5 m Durchmesser, 1,2 mm LngeVergoldete Drahtsonde Gesamtlnge 3 mm, 1,25 mm aktive Sensorlnge vergoldete Drahtenden

Vorteile:-Przise definierte aktive Sensorlnge -reduzierte Wrmeabfuhr in die Halterspitzen-gleichmige Temperaturverteilung lngs des Drahtes-geringerer Einfluss der Sondenhalterung in der Strmung

Sondentypen IIFilmsondenDnner Nickelfilm auf einem QuarzkrperZustzliche Quarzschicht schtz vor Korrosion, Verschlei, mechanischer Beschdigung, elektrische Isolation

Fiber-Film SondenDnner Nickelfilm auf einem drahthnlichen Quarzstab (70m)

Sondentypen IIIX-Sonden fr 2D Strmungen2 Sensoren senkrecht zueinander. Messwinkel 45o.Split-Fiber Sonden fr 2D Strmungen2 Filmsensoren gegenberliegend auf einem Quarzzylinder Messwinkel 90o.Triaxiale Sonde fr 3D Strmungen3 Sensoren jeweils orthogonal zueinander. Messwinkel innerhalb 70o Konus.

Experimental Fluid DynamicsLDA Systeme Strmung und TurbulenzenGut etablierte non-intrusive Punktmesssystemefr 1D, 2D oder 3DGeschwindigkeitserfassung von Gas- und Flssigkeitsstrmungen.

- FiberFlow LDAFlowLite LDAFlowExplorer LDA

Eigenschaften des LDABerhrungsloses Messen ohne Rckwirkung auf das Medium Absolutes MessverfahrenHohe Genauigkeit, da kein Einfluss durch Temperatur, Dichte, etc. Hohe zeitliche Auflsung bis mehrere kHzHohe rtliche Auflsung durch kleines MessvolumenPhysikalisch linearer Zusammenhang zwischen Strmungsgeschwindigkeit und Doppler-Signal

Das LDA PrinzipLaser Signal- verarbeitungSendeoptikEmpfangsoptikmit DetektorSignal- aufbereitungStrmungHeNeAr-IonNd:YAG DiodeStrahlteiler(Freq. Shift)Achrom. LinseGasFlssigk.PartikelAchrom. LinseRuml. FilterPhotomultiplierPhotodiodeSpektrumanalyseFFT-ProzessorVerstrkerFilter PC

SendeoptikenGrundmodule:StrahlteilerAchromatische LinsenOptionen: Frequenzshift (Braggzelle)niedr. Geschw.StrmungsrichtungStrahlaufweitungVerkl. des MessvolumensErhhung der LaserintensittLaser

Bragg-zelleBSFD EDDLLinse

Geschwindigkeit = Weg/ZeitLaserBragg-zelleRckstreulichtMessvolumenDetektorProzessor

Signalcharakteristikenungefiltertes Signalgefiltertes Signal

LDA - Interferenzstreifenmodell Das Strahlenkreuz und das Schnitt- bzw. MessvolumenEbene WellenfrontenInterferenz in der Ebene des fokussierten SchnittvolumensHell-Dunkel Streifenmuster

Richtungmehrdeutigkeit / FrequenzverschiebungPartikel gleicher Geschwindigkeit ergeben gleiche Dopplerfrequenz unabhngig von der Bewegungsrichtung.

fmaxfshiftfminfuuminumaxuminumaxDie Einbindung einer Frequenzverschiebung bewirkt eine konstante Bewegung des Interferenzstreifenfeldes Reversible Geschwindigkeiten und Geschwindigkeit Null werden erkanntno shift shift

Frequenzverschiebung / BraggzelleAkusto-optischer ModulatorSignalgenerator (typisch: 40 MHz)Frequenzerhhung um die ShiftfrequenzAkustischer AbsorberPiezo-transducerfs40 MHzAbsorberWellenfrontLaserfLfL + fS

LDA Fiber Flow LDA System

3D Messung um ein 1:5 Fahrzeugmodell in einem WindkanalMit freundlicher Genehmigung von Mercedes-Benz, Germany

Messung des Strmungsprofils in einem Rohr

Strmungsprofile einer turbulenten Strmung

Umstrmung einer Schiffsschraube in einem KavitationstankMit freundlicher Genehmigung der Universitt Rostock, Germany

Wasserstrmung in einem PumpenmodellMit freundlicher Genehmigung der Grundfos A/S, DK

Strmungsmessung in einem VentilmodellMit freundlicher Genehmigung der Westschsische Hochschule Zwickau, Germany

Vergleich von EFD und CFD Ergebnissen

Strmungsfeld zwischen Khler und Kondensator

Experimental Fluid DynamicsPDA Systeme - Partikel CharakterisierungBerhrungslose Analyse der Partikelgre, Geschwindigkeit und Massenstrom von spherischen Partikeln

- FiberPDA Systeme- DualPDA Systeme

Das PDA PrinzipOptische Parameter fr einen PDA-Aufbau:Strahl Schnittwinkel Streuwinkel Hhenwinkel Polarisation (parallel oder senkrecht zur Streuebene)Form und Gre der Detektorblende

StreuformenDie Intensitt des Einfallstrahls wird teilweise reflektiert und gebrochen. Das Intensittsverhltnis ist durch die Fresnel-Koeffizienten gegeben und hngt vom Einfallwinkel, der Polarisation und dem relativen Brechungsindex.Der Streuwinkel ergibt sich durch das Snelliussche GesetzDie Phase ergibt sich durch die optische Pfadlnge des Strahls. Der Groteil der Intensitt ist in den ersten drei Streumodi enthalten.

HiDense PDA HiDense PDA ist eine Komplettlsung:FiberFlow Sonde mit Argon LaserHiDense PDA Sonde mit Slit SelectorBSA P80 Prozessor mit groem Geschwindigkeitsbereich BSA Flow Software

PDA und Ultra-Dense-SpraysHerausforderungen:Mitte des Sprays erreichenHohe Geschwindigkeits-schwankungenKleine Partikel AnforderungenKleine Abmessung der SondeHohe LaserleistungErweiterte Signalverarbeitung

Mit freundlicher Genehmigung von Lotus Engineering

Treibstoffeinspritzung bei Automobilen Photo: AVL, Graz, Austria

Treibstoffeinspritzung bei FlugzeugmotorenPhoto: DLR, Institut fr Antriebstechnik, Kln, Germany

DsendesignPhoto: Gustav Schlick GmbH & Co., Untersiemau, Germany

Partikel Grenbestimmung KombinationenBeispiele:HiDense SpraysPDAHigh speed flchenhafte DarstellungSprayPDAHigh speed SchattengrenbestimmungTreibstoffeinspritzungPDAMie/LIF SystemeShadow images of spraysDr. Tropea, Sales meetingVisualShadow sizePDA Calibrate LIF data from Formula 1 engine injection nozzle

Experimental Fluid DynamicsPIV Produkt FamilieKomplettes Angebot von Flchenmesssystemen fr 2D- und 3D-Anwendungen:

- 2D und 3D Standard PIV2D und 3D TR-PIV - Verstrkte Kameras - NanoSense Technologie PIV and LIFLIIMie/LIF TechnikSchattentechnik

Was ist Particle Image Velocimetry?Mit PIV kann man unmittelbar Strmungsgeschwindigkeiten in einer Ebene messen.

Mit den klassischen CTA- und LDA-Messverfahren kann man Strmungsgeschwindigkeiten in einem Punkt und ber einen Zeitraum hinweg messen.

PIV Was wird bentigt?Das Messverfahren in einfachen Schritten

Die Strmung wird mit Partikeln versehen (Seeding) Das Messfeld wird beleuchtetDie Kamera macht zwei BildaufnahmenDas Bild wird ausgewertet

Synchronisierung von gepulsten LasernQ-Switch 1Blitzlampe 2Q-Switch 2Blitzlampe 1FreilaufDoppel-Cavity Pulslaser mit Q-SwitchTestlampeCavity 1Cavity 2Synchronisations-einheit

Rumliche AuflsungAbfragerasterRumliche Auflsung im Strmungsfeld

Gute Kreuzkorrelation

Strmungen um einen LKW-AuenspiegelMessung im 1:1 Windkanal Nd:YAG LaserLichtschnitt- optikFlowSense KameraWand mit Schlitzen

Ansicht von obenLKWAuenspiegel an der FahrerseiteNd:YAG Lichtschnitt4mNiedrige Strmungs-geschwindigkeit10 - 20 m/Sek.Rauch- generatorStromauf-wrts PositionStromabwrts Position

Messposition: Stromaufwrts Freie Strmung: 10 m/Sek. Rauchpartikel LKWSpiegel16 x 16 cm Flche

Messposition: Stromabwrts Freie Strmung: 10 m/Sek. Rauchpartikel LKWSpiegel16 x 16 cm Flche

PIV-Anwendung fr Komfortdesign

Model in AirMessungen von der HSVA Hamburg / Airbus Bremen

Entstehung der Randwirbel

Vektor Feld WirbelClick on the picture

Vektor Feld und GeschwindigkeitsverteilungClick on the picture

Wirbelbeide VortexClick on the Picture

Solid MechanicsWir liefern innovative Lsungen fr Dehnungs- und Spannungs-AnalysenVibrationsmesstechnikZerstrungsfreies PrfenNDT/NDIDantec Dynamics reprsentiert die Kompetenzen der Gruppe bei Material-, Komponenten- und Oberflchenmessungen im elastischen BereichBerhrungsfreiFlchenmessung3D

Fr jede Anwendung das geeignete MesssystemDehnungs- Spannungs- AnalyseVibrations-AnalyseZerstrungsfreie QualittsprfungQ-100Q-300Q-400Q-500Q-600Q-800

Innovative Technologie Weltweit angewandt!AutomobilLuft- und RaumfahrtWeitere

The goal of the LDA experimentalist is to create an environment in which accurate measurement results can be obtained with minimum cost and effort. Obtaining this goal requires a thorough understanding of the conflicting requirements previously described, along with an understanding of the capabilities of the LDA signal processor used. The next table lists the most important considerations in evaluating the performance of an LDA signal processor.Various optical elements are used in laser anemometry. The LDA system illustrated above includes many of the optical elements used in a typical LDA system.The optical elements used in laser anemometry are listed on the tables shown on the following two pages. The principle used by each of the optical elements is also listed along with a description of the elements function in laser Doppler anemometry.Initial conditions in the near nozzle regions are the most important factors affecting the spray development

A complete PIV experiment can be divided into the four basic procedures:1. Seeding of the flow.2. Illumination of cross section of the flow.3. Recording of scatterers in the flow field.4. Analysis of the recordings.The spatial resolution is important, since it determines the ability of the system to measure small spatial scales, which are important for the creation or dissipation of the turbulence, and because the resolution determines the ability of the system to measure spatial gradients, which in turn are important for the measurement of e.g.. vorticity.Theoretically, spatial resolution is limited by the pixel size (or grain size in film-based PIV systems). However, due to diffraction limited effects the image size is largely unaffected by whether the recording medium is CCD pixels or photographic film. The spatial resolution is determined by Lint and M.In film-based systems the spatial resolution can only be varied by changing the optical configuration. With the Dantec FlowMap Lint is easily selected to give the desired resolution, via the FlowMap software.With an interrogation area Lint of e.g.. 64 by 64 pixels using a FlowMap recorder with pixel size of 9.5 micron and a flow field area of 100 by 100 mm (M=0.2) the resolution of the flow field will be 3 by 3 mm per vector. The resolution can be matched to the application by changing Lint or the detection area in the flowfield.Was macht DE?Metechnik, ganzflchig, berhrungslosPorduktgruppen: dehn./spann., virbro, ndt

Kunden aus groindustrieAerospace, fahrzeugbau, el. industrieDE ist weltweit aktiv mit nur 25% umsatz in deutschlandViele Kunden in forschung und entwicklungFirmenphilosophie:Verkrzung der entwicklungszyklenBei derzeit 22 modelle in 18 mon. entwicklungszeit, nur machbar mit eff. Werkzeugen