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Stoßwellenlabor RWTH Aachen, www.swl.rwth-aachen.de


Sachbearbeiter

N.N.

Förderer

DFG

Experimentelle Untersuchung instationärer Wellenprozesse bei der Profilumströmung

Das Ziel des Forschungsprojekts besteht in der Untersuchung instationärer Wellenprozesse, die bei der Umströmung eines Tragflügelprofils (BAC-311/RES/30/21) in einem bestimmten kritischen Machzahlbereich sowohl experimentell als auch numerisch beobachtet wurden.

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Dieses Strömungsphänomen, bei dem Druckwellen stromab des Überschallgebiets entstehen und sich teilweise stromauf ausbreiten, wurde bisher, soweit bekannt, im Zusammenhang mit der Profilumströmung in dieser Form in der Literatur noch nicht erwähnt, wobei ähnliche Vorgänge wie z.B. Stoßoszillationen infolge der indirekten Stoß/Nachlauf-Wechselwirkung bzw. die Lärmentstehung beim Aufprall eines Überschalldüsenstrahls gegen eine Wand zu beobachten sind.

Bisher durchgeführte Druckmessungen belegen eindeutig den instationären Charakter dieser Wellenprozesse, wobei Frequenzen im Kilohertzbereich beobachtet wurden (s. Bild 1, Profiloberseite). Diese Wellen sind außerdem auf entsprechenden Schattenaufnahmen, die am Stoßrohr-Transschallkanal des Stoßwellenlabors (STK) angefertigt wurden, zu beobachten (s. Bild 2). Der Entstehungsmechanismus der Wellen sowie deren Charakteristik sind jedoch bisher weitgehend ungeklärt.

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Im Fokus der Untersuchungen stehen die Entstehungs- und Ausbreitungsmechanismen der Druckwellen sowie deren Wechselwirkung mit der Grenzschicht bzw. deren Einfluss auf das Transitionsverhalten der Grenzschicht. Hierfür sind u.a. Versuche mit verblockter Strömung, die die Ausbreitung der Wellen im Unterschallfeld der Außenströmung verhindern, vorgesehen sowie Versuche, bei denen absichtlich Störungen in die Grenzschicht eingebracht und die Wellen dabei hinsichtlich der Intensität und des Entstehungsorts beobachtet werden.

Die zeitlich hochaufgelösten Drucksignale entlang des Profils geben weiterhin Aufschluss über die Frequenz und die Ausbreitungsrichtung der Wellen. Zur Lokalisierung der Grenzschichttransition soll die Multisensor-Heißfilmtechnik Anwendung finden.

Begleitet werden die experimentellen Arbeiten von numerischen Untersuchungen mit Verfahren hoher Ordnung.