Aerodynamik

Charakterisierung und Kontrolle turbulenter Nachlaufströmungen im Transschall mit und ohne Treibstrahlsimulation

Dieses Projekt erforscht die physikalischen Mechanismen der passiven und aktiven Strömungskontrolle bei der Umströmung einer ebenen Platte mit zurückspringender Stufe. Dabei stellt die zurückspringende Stufe in vereinfachter Form den Sprung vom zylindrischen Vorkörper zur Düsenkontur im Heckbereich einer realen Trägerrakete dar.  Ziel ist es, die dominanten Wirbelstrukturen in der Scherschicht durch geeignete Methoden zu beeinflussen, um die dynamischen Lasten auf die Düse zu reduzieren. Hierfür werden einerseits zur passiven Strömungskontrolle verschiedene geometrische Elemente an der Heckstufe integriert und deren Wirkung auf die Nachlaufströmung mit zeitauflösenden Messverfahren  (zeitaufgelöste PIV, mehrpuls PIV, 3D PTV, Oberflächendruckmessungen und PSP) systematisch untersucht. Andererseits sollen aktive Kontrollmöglichkeiten mittels Ausblasen und Absaugen im Detail erforscht werden, um zu ermitteln, ob diese Methoden Vorteile gegenüber den passiven Ansätzen aufweisen. Die Messungen werden am Trisonischen Windkanal München (TWM) durchgeführt, während die Vorauslegung der verschiedenen Strömungsbeeinflussungsmethoden durch CFD Simulationen unterstützt wird.

 

Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Sonderforschungsbereichs TRR40 (http://www.sfbtr40.de/)

 

Partner: TU München, TU Braunschweig, DLR, RWTH Aachen, Airbus Defense and Space, Universität Stuttgart

 

Bearbeiter: Istvan Bolgar, M.Sc.

 

 

 

Der Einfluss von Turbulenz auf die Strömungsstrukturen und Lasten an Profilen und Flügeln bei kleinen Reynoldszahlen

Als Micro Air Vehicle (MAV) werden kleine Flugzeuge mit Spannweiten unter 0,5 m bezeichnet, deren Einsatzgebiet vor allem im Bereich von Aufklärungs- und Erkundungsflügen liegt. Der Einsatz der MAVs sieht Flüge in geringen Höhen nahe der Erdoberfläche vor. Die dort auftretenden Störungen durch bspw. Gebäude oder das Gelände sollen im Atmosphärischen Windkanal München (AWM) der UniBW experimentell nachgestellt und mit modernen Messmethoden untersucht werden. Fragestellungen betreffen hierbei unter anderem die aerodynamischen Kräfte und das Verhalten von Ablöseblasen in der großskalig turbulenten Anströmung. Für die Profile werden simultane Messungen der Oberflächendrücke sowie des Strömungsfeldes mit Hilfe von PIV durchgeführt, um den Einfluss der Turbulenz auf die Kräfte und Momente zu analysieren. Bei den Flügeln werden simultane Messungen des Strömungsfeldes sowie der Kräfte und Momente durchgeführt, um integrale Informationen zu erhalten. Detaillierte Vergleiche zwischen den Messungen in Verbindung mit den Anströmbedingungen werden den Einfluss der Turbulenzen auf die Strömungsstrukturen und Belastungen an dem Profil/Flügel aufzeigen.

 

Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unter der Kennziffer HA 6926/2-1 gefördert.

 

Antragsteller: Dr.-Ing. R. Hain

 

Bearbeiter: Dipl.-Ing. Sebastian Herbst

Job vacancies: Thesis / Internship Aerodynamics

 

 

Untersuchung der Wirbeldynamik beim Überziehen von Triebwerksgondeln mit zeitauflösenden Messverfahren

Die Fortschritte in der optischen Messtechnik für ortsaufgelöste Druck- und Geschwindigkeitsmessungen werden in diesem Projekt genutzt, um zu der grundlegenden Fragestellung – Lässt sich eine physikalisch fundierte Berechnungsmethodik für die instationären Ablösungen am Triebwerkseinlauf und ihrer Wechselwirkungen mit den ersten Verdichterstufen etablieren? – die benötigte experimentelle Datenbasis zu generieren. Die Strömungsanalysen zielen auf Aussagen darüber, bei welchen Strömungszuständen eine Trennung der Skalen des instationären Wirbelabwerfens von den Skalen der turbulenten Schwankungsbewegung möglich ist und auf quantitative Ergebnisse zur Dynamik der Strömungsstrukturen ohne und mit Störungen der Zuströmung. Zur Beantwortung dieser Fragen wurde eine isolierte Durchflussgondel ausgelegt und mit Pressure Sensitive Paint und instationärer Druckmesstechnik sowie mit verschiedenen Particle Image Velocimetry Varianten und der Hitzdrahtmesstechnik analysiert.

Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der Forschergruppe 1066.

 

Partner: TU Braunschweig, Rolls-Royce Deutschland.
 
 

Bearbeiter: Dipl.-Ing. Simon Übelacker