 | Untersuchung des Einflusses von Wirbelgeneratoren auf die Stoß-/Grenzschicht-Wechselwirkung / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik, Göttingen. - Köln: DLR, Bibliotheks- und Informationswesen, 2012. - 156 S.: Ill. - (Forschungsbericht; 2012-10). - ISSN 1434-8454
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Vorwort ......................................................... I
Inhaltsverzeichnis ............................................ III
Nomenklatur ..................................................... V
1 Einleitung ................................................... 1
2 Grundlagen ................................................... 5
2.1 Grundzüge der Grenzschichtgleichungen und
abgelösten Grenzschichten ............................... 5
2.2 Transsonische Umströmung des 2D-Profils ................. 8
2.2.1 Stoß-/Grenzschicht-Wechselwirkung (SGSWW) ........ 9
2.2.2 Stoßschwingung - "Büffet" ....................... 13
2.2.3 Widerstand des transsonischen Flügels ........... 14
2.3 Allgemeine Ansätze zur Grenzschichtbeeinflussung ....... 17
2.4 Eigenschaften von Wirbelgeneratoren .................... 20
2.4.1 Wirkungsweise der Wirbelgeneratoren ............. 21
Funktionsparameter der Wirbelgeneratoren ............... 22
2.4.1.1 Wirbelgeneratortypen ................... 22
2.4.1.2 Geometrische Parameter von passiven
Wirbelgeneratoren ...................... 23
2.4.1.3 Funktionelle Randbedingungen von
"blown vortex generator jets" .......... 24
2.4.1.4 Parameter der
Wirbelgeneratorfeldanordnungen ......... 25
2.4.2 Konzepte der experimentellen und numerischen
Untersuchungen .................................. 27
3 Experimentelle Untersuchungen im Windkanal .................. 29
3.1 Ebene Platte im Kryo-Rohrwindkanal Göttingen ........... 29
3.1.1 Der Kryo-Rohrwindkanal Göttingen (KRG) .......... 29
3.1.2 Das Windkanalmodell "Ebene Platte" .............. 32
3.1.3 Versuchsaufbau und Messtechnik im KRG ........... 34
3.1.4 Anströmbedingungen und
Wirbelgeneratorkonfigurationen im KRG ........... 39
3.2 Profil "VA-2" im Transsonischen Windkanal Göttingen .... 43
3.2.1 Der Transsonische Windkanal Gottingen (TWG) ..... 43
3.2.2 Das Windkanalmodell "VA-2" (1000mm Profil) ...... 44
3.2.3 Versuchsaufbau und Messtechnik am TWG ........... 45
3.2.4 Betrachtete experimentelle Modell- und
Strömungskonfigurationen ........................ 48
4 Numerische Untersuchungen ................................... 51
4.1 Numerische Werkzeuge ................................... 51
4.1.1 Der DLR TAU-Code ................................ 51
4.1.2 Der Gittergenerator CENTAURTM ................... 52
4.1.3 Visualisierungsprogramme Tecplot und Phantom .... 63
4.2 Überlegungen zur Simulation von SGSWW mit
Wirbelgeneratoren ...................................... 53
4.2.1 Rechengebiet, Wirbelgenerator-, Stoß-
und Grenzschichtauflösung ....................... 54
4.2.2 Fernfeldrealisierung ............................ 59
4.2.3 Modulare Rechengittererzeugung .................. 60
4.3 Betrachtete numerische Strömungskonfigurationen ........ 61
5 Analyse und Diskussion der Ergebnisse ....................... 65
5.1 Strömungsfeld der "Clean"-Konfiguration ................ 67
5.2 Wirbelentwicklung und Wirbelinteraktion ................ 69
5.2.1 Gleichsinnig drehende Konfiguration -
Co-Rotation ..................................... 70
5.2.2 Gegensinnig drehende Konfiguration -
"Counter-Rotation" .............................. 86
5.2.2.1 Konfiguration "Down-Up-Down" ("DUD") ... 87
5.2.2.2 Konfiguration "Un Down Up" ("UDU") ..... 98
5.2.3 Zusammenfassung der
Beeinflussungsmechanismen ...................... 108
5.3 Parameteranalyse von Wirbelgeneratoren ................ 109
5.3.1 Einfluss unterschiedlicher
Wirbelgeneratortypen ........................... 110
5.3.2 Einfluss der Wirbelgeneratorgröße .............. 119
5.3.3 Einfluss der operativen
Wirbelgeneratorfaktoren ........................ 130
5.3.3.1 Abstand zum Wirkort ................... 130
5.3.3.2 Feldanordnungen ....................... 134
5.4 Spezielle Wirbelgeneratortypen und -konfigurationen ... 140
5.4.1 Fluidische Wirbelgeneratoren ................... 140
5.4.2 Auswirkungen von Wirbelgeneratoren auf die
Stoßschwingung ................................. 144
5.4.3 Numerische Simulationen bei konstantem
Auftriebsbeiwert ............................... 146
5.5 Beurteilung der Effizienz von Wirbelgeneratoren ....... 148
6 Zusammenfassung ............................................ 153
7 Literaturverzeichnis ....................................... 157
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