1. Fakultät Maschinenwesen, Institut für Strömungsmechanik
S. Heitkam, S. Moya Saez, J. Fröhlich
Professur für Strömungsmechanik, Technische Universität Dresden
Literatur
[1] Albring, W., Angewandte Strömungslehre. Akademie-Verlag Berlin, 6.
Auflage, 1990.
[2] Heitkam, S., Ihlenfeld, H., Fröhlich, J., Investigation of potential flow using the
soap film analogy –a historical review. PAMM 2014, impress.
[3] Ihlenfeld, H., Messung des Isotachenfeldes bei gebräuchlichen
Dampfturbinenprofilen mit Hilfe der Seifenhautanalogie. Diplomarbeit, Institut
für Strömungsmechanik, D257, TU Dresden, Dresden, 1958.
[4] Ihlenfeld, H., Albring, W., Aufzeichnung von Isoklinen und Isotachen mit Hilfe
der Seifenhautanalogie bei Schaufelgittern. Maschinenbautechnik 9:374-380,
1960.
[5] Pascher, W., Albring, W., Aufzeichnung der Linien konstanter Geschwindigkeit
im Felde hydrodynamischer Gitter mit Hilfe der Seifenhautanalogie.
Maschinenbautechnik 5:662-667, 1956.
Potenziale und Grenzen der Seifenhautanalogie
Die Seifenhautanalogie
 Young-Laplace-Gleichung
 Stromfunktion Ψ und Höhenkoordinaten z über die
Laplace-DGL (bei )
 Analogie zwischen ΔΨ und Δz
 Von Stromfunktion Ψ und Höhenkoordinaten z über die
Laplace-DGL
 Am Beispiel der Analogie zwischen ΔΨ und Δz
Funktionsprinzip Vergleich Ergebnisse mit Numerik
,
11
21







rr
H
A) Modell
B) Seifenhaut
C) Hohlspiegel
D) Kugelschale
E) Schnittpunkt der in die
Kamera fallenden Strahlen
F) Kamera
G) Rahmen für Seifenhaut
Versuchsstantd der SHA. a) Modell einer Gitterumströmung mit Haut.
b) historisches Apparat
a) b)
Motivation: Aufgrund der technischen Gegebenheiten der Vorcomputerzeit war die Berechnung der
Potentialströmung im stark umlenkenden Flügelgitter schwierig und zeitraubend. Es wurde daher ein optisches Verfahren
entwickelt, mit dessen Hilfe die Seifenhautanalogie schnell ausgewertet werden konnten. Die Anwendung dieser Technik
wurde gegen 1960 in Dresden eingesetzt zur Untersuchung der Strömung in den Flügelgitter der Hochdruckturbinen.
Zusammenfassung
,0
2
2
2
2





yx


0
0
2
2
2
2





yx
zz
z
,4 pH 
004
2
2
2
2
2
2
2
2































yxyx
zz 

.0
,,),(
konstz
dx
dz
dy
dz
dx
d
dy
d
yx
n 













eu
u

..:
..:
konstkonst
z
zisokline
konstkonstzisotache




u
u
u
Versuchsstand
Isotachen- und Isoklinenbilder des Gittermodells.
a) SHA Lösung. b) Ergebnis der numerischen Methode
 Der Vergleich beider Bilder zeigt recht anschaulich die
Eignung des Versuchstandes, da die Unterschiede zwischen
numerischen Lösung und SHA sehr klein sind.
Isotachenbilder des zylindrischen Modells.
a) SHA Lösung. b) Ergebnis der numerischen Methode
Prinzipskizze des
Versuchsstandes,
in die der Weg
eines Lichtstrahles
eingezeichnet ist.
 0p
 SHA ist ein geeignetes Verfahren für die Analyse der
Potentialströmung in komplexen Geometrien.
 SHA ist auf bestimmte Randbedingungen beschränkt.
Es kann nur die Tangentiale Neigung vorgeschrieben
werden, was der normalen Geschwindigkeit entspricht.
 Genauigkeit der SHA ist besonders beschränkt, durch
die zulässige Krümmung der Seifenhaut.
H) Lichtquelle von einem
Breitenkreis (Isotachen)
I) Lichtquelle von einem
Meridian (Isoklinen)
K) Weg eines Lichtstrahles
Reflexion der Lichtquelle über den weißen Linien
 Isotache
Seifenhaut
Hohlspiegel Augen
Lichtquelle
 Isokline
Augen Seifenhaut