Die aktive Grenzschichtbeeinflussung durch pneumatische Wirbelgeneratoren kann für ZUkünftige Entwürfe im Bereich der Flugzeug- und Triebwerksaerodynamik eine Möglichkeit zur Effizienzsteigerung sein. Dafür müssen die strömungsmechanischen Prozesse und ihre Wirkung bekannt sein. Eine systematische Untersuchung der Sensitivitäten der induzierten Wirbelstrukturen erzeugt durch einen angestellten Loch- und einen schräg gestellten Schlitzaktuator wird in dieser Arbeit durchgeführt. Ein ebenes Plattenexperiment mit Verdrängungskörper dient dabei als Versuchsträger. Die Bestimmung der induzierten Wirbelströmungen wird unter Verwendung der Particle Image Velocimetry durchgeführt. Durch die Ergebnisse kann gezeigt werden, dass es für einen maximalen Impulstransport in Wandnähe für gegebene Randbedingungen eine optimale Konfiguration für das Loch und den Schlitz gibt. Mit dynamischem Ausblasen kann eine Effizienzsteigerung durch eine Reduzierung des eingesetzten Massenstromes bei gleicher Wirkung erzielt werden. Die Turbulenzeigenschaften der Grenzschichtströmung in Wechselwirkung mit der induzierten Wirbelströmung ebenso wie der Einfluss eines Druckgradienten werden detailliert beschrieben.
The active flow-control of boundary layer flows based on pneumatic vortex generator jets promises a gain of efficiency for future aircraft designs and jet engine concepts. For the application of this technology the fluid mechanical mechanisms and effects have to be known. Systematic investigations with respect to the sensitivities of the induced vortex flow for the inclined hole and the skewed slot actuator are done in this contribution. A flat plate with a displacement-body is the experimental set-up. Tbe induced vortex flow fields are determined by particle image velocimetry measurements. The results show that an optimum configuration of the hole and slot actuator for specified boundary conditions can be determined with respect to the maximum momentum transport in the near-wall region. An increase in efficiency is achieved based on the needed mass-flux at identical effort due to the dynamic blowing. The turbulent quantities of the boundary layer flow in interaction with the induced vortex flow are described in detail as weIl as the effect of an induced pressure gradient.
Aktive Grenzschichtbeeinflussung mittels pneumatischer Wirbelgeneratoren bei großen Reynoldszahlen
ZLR-Forschungsbericht ; 3 ; 1-167
2009
167 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Grenzschichtbeeinflussung durch angetriebene Rotoren
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