S2 Tanks zur Visualisierung mobiler Bett- und Strömungsverhältnisse Didaktische Ausrüstung Ausrüstung für die Berufsausbildung Angewandte Hydraulik und Hydrologie
BESCHREIBUNG
Praktische Demonstration und Visualisierung sind wesentliche Elemente der Strömungsforschung.
Die S2 – Tanks zur Visualisierung mobiler Bett- und Strömungsverhältnisse werden in zwei Hauptstudienbereichen eingesetzt. Der erste umfasst die detaillierte Untersuchung mobiler Bettsituationen. Diese können sich auf Wasserläufe oder Bauwerke des Tiefbaus beziehen.
Der zweite Bereich umfasst die zweidimensionale Strömungsvisualisierung. Dies kann mithilfe der Staubindikatortechnik von Ahlborn (ca. 1902) oder einer anderen geeigneten Methode zur Strömungsvisualisierung erfolgen.
Der Tank ist aus glasfaserverstärktem Kunststoff in Oxford Blue (BS0105) mit Stahlverstärkungen zur Erhöhung der Festigkeit geformt. Er wird in drei Abschnitten hergestellt: dem Zulauftank, dem Arbeitsabschnitt und dem Abflussbehälter. Die Abschnitte werden durch Flanschverbindungen miteinander verbunden und als komplette Baugruppe ab Werk versandt. Im Abflusstank ist ein tropfendichtes, einstellbares Überlaufwehr mit vorgelagertem Sandfang untergebracht. Der Einlassbehälter verfügt über eine perforierte Prallplatte, die den Fluss gleichmäßig über die Breite des Tisches verteilt.
Eine abnehmbare Glasplatte, die auf der einen Seite blau und auf der anderen weiß gefärbt ist, dient zum Abdecken des Sandbetts, wenn Strömungsvisualisierungsexperimente durchgeführt werden. Ein Paar verstellbarer Aluminium-Instrumentschienen ist an der Oberseite des Behälters angebracht. Diese erstrecken sich über die gesamte Länge des Arbeitsbereichs und eine Schiene trägt eine Positionierungsskala.
Die mitgelieferte Tiefenlehre dient zum Messen des Wasserstands und zum Kartieren der Konturen des Sandbetts, das während der Übungen entsteht.
Sie ist mit einem Haken und einer Spitze aus Edelstahl ausgestattet und verfügt über eine Noniusskala, mit der die Füllstände genau bestimmt werden können.
Die Lehre ist für die Montage an der Instrumententrägerbaugruppe vorgesehen, die über jedem Punkt des Arbeitsbereichs positioniert werden kann. Der Hauptträger (Längstraverse) ist mit einer Feststellvorrichtung und einem Cursor ausgestattet, um in Verbindung mit der Instrumentenschienenskala zu arbeiten.
Der Nebenwagen (Quertraverse) arbeitet auf Schienen, die vom Hauptwagen bereitgestellt werden. Auch hier gibt es eine Querskala und eine Feststellvorrichtung. Die korrekte Verwendung des Geräts wird in einem ausführlichen Handbuch beschrieben, das mit dem Tank geliefert wird.
Der Wasserfluss wird durch eine Kreiselpumpe gewährleistet, die aus Materialien besteht, die aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit ausgewählt wurden, ebenso wie die Rohrleitungen, die ein elektrisch betriebenes Durchflussregelventil enthalten.
Ein GFK-Formteil trägt die Pumpe, das Regelventil, die starren Rohrleitungen und den Inline-Durchflussmesser.
Die Baugruppe ist durch flexible Schläuche mit dem Tank verbunden. Der Motorstarter und die digitale Zähleranzeige sind in einem Tischschrank montiert, der komplett mit den erforderlichen flexiblen Kabeln geliefert wird.
Der Tank ist mit optionalen Arbeitslängen erhältlich:
Modell S2-2M: Arbeitslänge 2 m
Modell S2-4M: Arbeitslänge 4 m
TECHNISCHE DATEN
Arbeitsbereich: 2 m x 610 mm oder 4 m x 610 mm
Maximale Wassertiefe: 120 mm
Dicke des Sandbetts: 60 mm
Durchflussbereich: 0–3,6 Liter/Sek.
Sumpfkapazität: 300 Liter
Genauigkeit der Durchflussmessung: ±1,5 % des vollen Skalenausschlags
EXPERIMENTELLE INHALTE
Experimente mit beweglichem Bett
Zweidimensionale Strömungsmuster nach der Ahlborn-Technik
– Konvergierende Strömung in einem gekrümmten Eingang
– Divergierende Strömung aus einer Düse
– Strömung um isolierte Körper
Kreisförmiger Zylinder
Rechteckiger Block
T-Formen
Symmetrisches Tragflächenprofil parallel zur Strömung
Symmetrisches Tragflächenprofil beim Einfall
Rautenform mit und ohne Saugwirkung
– Zylinderanordnungen
– Freistrahlen
– Ein turbulenter Strahl
– Ein laminarer Strahl
– Eingeschränkte Zonen mit abgelöster Strömung
– Strömung an einem Torschlitz vorbei
– Verlängertes T-Stück und Stufe
– Simulation eines hydraulischen Sprungs
– Schutz für die Fußkante eines Überlaufs
Geschwindigkeitsverteilung bei Kanalströmung
– Strömung in einem glattwandigen Rohr
– Strömung an einer rauen Begrenzung vorbei
Hydraulische Analogie zur kompressiblen Strömung
Dreidimensionale Strömungsmuster nach der Ahlborn-Methode
– Einfluss von Normalkräften auf Grenzschichtströmungen
Verlangsamung der Strömung in der Nähe einer Ecke
Grenzschichtströmung in einem gekrümmten Pfad
– Simulationen praktischer dreidimensionaler Strömungsmuster
Brückenpfeiler und Pfähle
Sporen (oder Buhnen) und Wanddiskontinuitäten
T-Stück-Verbindungen in Bewässerungssystemen
Mäandernde Flüsse
Eigenschaften mäandernder Wasserläufe
Experimentelle Untersuchung von Erosion und Ablagerung
Demonstration der Grenzschichtabsaugung
Grenzschichtströmungen
Experimente mit losen Begrenzungen
– Bettbewegung in der Nähe eines kreisförmigen Zylinders
– Milderung der Erosion um einen Zylinder
– Bettbewegung in der Nähe nicht kreisförmiger Brückenpfeiler
– Bettbewegung in der Nähe von Buhnen und Vorsprüngen
– Wellenbildung in feinen Sand
Hydraulische Modelluntersuchungen in einem Ahlborner Becken
– Funktionsweise eines Wehrs mit Schleuse
– Schadensursache an einem Bewässerungsbauwerk
– Gekrümmte Strömung in einem Kanal mit Biegung
– Kräfte auf festgemachte Schiffe
– Zirkulation in einer Schleuse
Instationäre Strömungsmuster
– Instationäres Grenzschichtwachstum eines Zylinders
– Wirbelbildung an einem oszillierenden Ablösepunkt
Strömungsmuster in der Nähe eines Ablösepunkts
– Instationäre Strömungen in der Nähe von stationären Begrenzungen
Wirbelablösung von einem Zylinder
Anregung seitlich stehender Wellen in einem Strömungskanal
– Strömungsinduzierte Schwingung von Begrenzungen
Schwingung von Zylindern
Seitliche Schwingung eines Kastens
Demonstration der Stabilität eines Erddamms
Demonstration der Brunnenentwässerung
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untersuchung.
