Kennst du den Staudruck? Er ist der dynamische Druck, der sich an einem umströmten Körper bildet und den statischen Druck des Fluids übersteigt. Mit Hilfe des Staudrucks kann die Geschwindigkeit des Fluids ermittelt werden.
Messung des Staudrucks
Um den Staudruck zu messen, muss der statische Druck vom Druck am Staupunkt (Gesamtdruck) abgezogen werden. Dies kann entweder durch eine getrennte Messung des statischen Drucks und einer rechnerischen Subtraktion erfolgen oder durch Verwendung eines Differenzdrucksensors, der die Differenz auf physikalische Weise bildet. Der Sensor misst den Druck am Staupunkt und an einer senkrecht zur Anströmung stehenden Fläche.
Um eine genaue Messung zu gewährleisten, sollte der Staupunkt möglichst ungestört angeströmt werden. Aus diesem Grund wird beispielsweise in Flugzeugen ein Staurohr verwendet, dessen Öffnung ein Stück vor den Bug oder das Leitwerk ragt. Eine weitere Bauform zur Messung des Staudrucks ist die Prandtlsonde, bei der die Öffnungen für die Druckmessungen so angeordnet sind, dass ein möglichst geringer Messfehler bei schräger Anströmung entsteht.
Mathematische Beschreibung des Staudrucks
Der Staudruck am Staupunkt wird mathematisch beschrieben durch den Totaldruck, die Dichte des Fluids und die Strömungsgeschwindigkeit. Damit entspricht der Staudruck dem dynamischen Druck.
Prandtlsonde zur Bestimmung des Staudrucks
Die Prandtlsonde, benannt nach Ludwig Prandtl, ist ein Messinstrument zur Bestimmung des Staudrucks. Sie besteht aus einem Prandtlrohr, das eine Öffnung zur Messung des Gesamtdrucks und seitliche Bohrungen zur Messung des statischen Drucks aufweist. Die Differenz dieser beiden Drücke entspricht dem Staudruck. Durch ein Manometer kann der Staudruck direkt bestimmt werden, alternativ kann auch die Luftgeschwindigkeit berechnet werden.
Kielsonde zur Messung des Totaldrucks
Die Kielsonde, benannt nach ihrem Erfinder Georg Kiel, ist eine Weiterentwicklung des Pitotrohrs zur Messung des Totaldrucks in bewegten Strömungen. Im Gegensatz zum normalen Pitotrohr ist die Kielsonde weniger anfällig für Veränderungen des Anströmwinkels. Sie besteht aus einer Venturidüse, in deren Inneren sich eine Pitotsonde befindet. Die Venturidüse lenkt die Strömung in Axialrichtung um und sorgt so für eine konstantere Anströmung der Pitotsonde.
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*Hinweis: Dieser Artikel dient nur zu Informationszwecken und ersetzt nicht die fachliche Beratung.
