M.Sc. Fabian Teschner

M.Sc. Fabian Teschner
LRT 10 - Institut für Thermodynamik
Gebäude 33/400, Zimmer 3420

M.Sc. Fabian Teschner

Optimierung des Wiedereintritts hinsichtlich aerothermodynamischer Aspekte zur Minimierung der Aufheizung oder der Infrarotsignatur

 

Bei der Auslegung von Hitzeschilden für Wiedereintrittskonfigurationen ist die laminar-turbulente Transition ein wichtiges Kriterium. Die zunächst laminare Strömung um den Körper erfährt aufgrund äußerer Einflussfaktoren, wie z.B. der Oberflächenrauigkeit, Instabilitäten, welche ein aufschwingendes oder abklingendes Verhalten aufweisen können. Weisen die Instabilitäten ein Wachstum auf, kann dies zur Transition in eine turbulente Strömung auf der Körperkontur führen. Eine wichtige Eigenschaft der turbulenten Strömung gegenüber der laminaren ist die signifikant höhere Wärmeübertragung. Diese erhöhte Wärmeübertragung erfordert eine Aufdickung des Hitzeschildes und damit eine Erhöhung des Gewichts, welches die Kosten beim Start erhöht. Um diese Kosten zu senken ist es notwendig die laminar-turbulente Transition vorherzusagen und wenn möglich zu verzögern.

In diesem Forschungsprojekt wird die laminar-turbulente Transition beim Wiedereintritt mit Hilfe der Stabilitätstheorie untersucht. Zur Generierung der ungestörten Basislösung für die Stabilitätsgleichungen wird ein gekoppeltes Euler/Grenzschichtverfahren höherer Ordnung verwendet. Diese Methode erlaubt, verglichen zu herkömmlichen CFD-Ansätzen, eine hinsichtlich der Rechenzeit effiziente Berechnung der Ausgangslösung. Der Vorteil in der Rechenzeit ergibt sich aus der getrennten Betrachtung des nichtviskosen Bereichs (Eulerfeld) und des viskosen Bereichs (Grenzschicht) und der jeweiligen getrennten Lösungsansätze.

Konferenzen:

Teschner, F., Mundt, Ch., Numerische Untersuchungen der laminar-turbulenten Transition mit Hilfe der parabolisierten Stabilitätsgleichungen in Kombination mit einer Euler/Grenzschichtmethode zweiter Ordnung, 18. STAB-Workshop, November 2017, Göttingen, Deutschland