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Aerodynamik

Aktive Strömungsbeeinflussung in kompressibler Strömung

Der Betriebsbereich von Flugzeugen und Hubschraubern wird in verschiedensten Flugzuständen durch den Strömungsabriss begrenzt. Beispielsweise bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten an Hochauftriebssystemen im Landeanflug, im schnellen Vorwärtsflug bei Hubschraubern am rücklaufenden Rotorblatt, aber auch im Überschall an Rampeneinläufen oder bei Klappenausschlag durch stoßinduzierte Ablösung. Der Forschungsschwerpunkt liegt bei der Beeinflussung von Ablösungen mittels pneumatischer Aktuatoren bei Unterschallgeschwindigkeiten von M=0.3…0.8 und Überschallströmung bis M=3.0. Die Untersuchungen finden am Trisonischen Windkanal München (TWM) an generischen Körpern wie der ebenen Platte, der rückspringenden Stufe oder der Rampe statt. Dabei werden Wirbel durch das Ausblasen von Luft mittels angestellter Schlitze oder Bohrungen erzeugt, die einen Fluidtransfer in die oberflächennahe Grenzschicht und somit einen Impulsgewinn hervorrufen. Zur Untersuchung der Effizienz verschiedener Aktuatorgeometrien und der Charakterisierung der erzeugten Wirbel kommen diverse Messtechniken, wie Particle Image Velocimetry (PIV), Particle Tracking Velocimetry (PTV) und Pressure Sensitive Paint (PSP) zum Einsatz, um ein vollständiges Verständnis der Strömungsphänomene zu erhalten.
 
 

Bearbeiter: Dipl.-Ing. Christian Pickel und Dipl.-Ing. Dirk Sonnemann

 

 

 

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. Sonja Schulze und Dipl.-Ing. Simon Übelacker
 

 

 

Experimentelle Methodik zur Charakterisierung turbulenter Nachlaufströmungen im Unterschall, Transschall, Überschall und Hyperschall

In diesem Projekt werden verschiedene Digitale Particle Image Velocimetry (DPIV) Varianten für den Einsatz bei für die Raumfahrt relevanten Geschwindigkeiten (100 – 900 m/s) erweitert und erstmalig angewandt, um für die grundlegende Fragestellung – Lässt sich eine physikalisch fundierte Berechnungsmethodik für die instationäre Nachlaufströmung mit und ohne Strahl etablieren? – die benötigte experimentelle Datenbasis zu generieren. Diese Datenbasis soll das Verhalten der Wirbelstrukturen im Nachlauf eines generischen Grundkörpers sowie deren Wechselwirkung mit der Düse und der Scherschicht charakterisieren. Für die Messungen am Trisonischen Windkanal München (TWM) sowie am Hyperschall Ludwiegrohr Braunschweig (HLB) werden zeitauflösende und mikroskopische DPIV Techniken und hochauflösende Auswerteverfahren (Single-Pixel-Ensemble-Korrelation) eingesetzt. Weiterhin werden Schlierenbilder, instationäre Oberflächendruckmessungen mit Pressure Sensitive Paint (iPSP) und standard Druckmessungen zur Strömungsanalyse genutzt werden.

 

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

 

Partner: TU Braunschweig, DLR Köln, RWTH Aachen.

 

Bearbeiter: Dipl.-Phys. Sven Scharnowski

 

 

 

Experimentelle Untersuchungen zur Wirkungsweise laserinduzierter Beeinflussungsmethoden für Hochgeschwindigkeitsströmungen

Aufgrund der technologischen Fortschritte im Bereich der Laserentwicklung können heute sehr reproduzierbare Pulsfolgen mit nahezu beliebiger Ausgangsleistung, Frequenz und Pulslänge realisiert werden. Diese Fortschritte werden in diesem experimentellen Vorhaben genutzt, um systematisch zu untersuchen, unter welchen Bedingungen eine vollständig berührungslose, laserinduzierte Strömungsbeeinflussung erreicht werden kann und welche physikalischen Mechanismen für die Beeinflussung der Strömung verantwortlich sind. Zum Nachweis soll beispielhaft die Rezeptivität einer Über- und Hyperschallströmung gegenüber laserinduzierten Druck- und thermischen Störungen im Detail analysiert werden. Es wird erwartet, dass die grundlegenden strömungsmechanischen Erkenntnisse Aufschluss über die Möglichkeiten und Grenzen dieser Technologie für die aktive Strömungsbeeinflussung liefern. Ferner wird davon ausgegangen, dass die detaillierte Analyse des Transitionsverhalten bei Über- und Hyperschall-Machzahlen einen Beitrag zur Entwicklung von Verfahren zur Vorhersage der Transition leisten werden.

 

 

Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen eines Paketantrages mit der Universität Stuttgart.
 
 

Partner: TU Braunschweig, Universität Stuttgart.
 


Bearbeiter: Dipl.-Ing. Dirk Heitmann