Zur Charakterisierung turbulenter Wirbelstrukturen im Nachlauf eines generischen Raketenmodells im Unter- und Überschall und der Untersuchung von Grenzschichten auf diesem Körper wurden Standard-PIV und Highspeed-Micro-PIV Messungen am Trisonischen Windkanal der Universität der Bundeswehr München (TWM) durchgeführt. Die erhobenen Daten sollen nicht nur zur Validierung von Strömungssimulationen eingesetzt werden, sondern sollen auch Aufschluss über die Dynamik der turbulenten Strukturen im Nachlauf liefern. Die Ergebnisse zeigen, dass die angewandte Messtechnik in der Lage ist, Strukturen in der Strömung über einen großen Machzahlbereich aufzulösen.Die Ergebnisse zeigen, dass es sowohl mit der Standard-PIV als auch mit der fernmikroskopischen Highspeed-PIV möglich ist, Grenzschichten und großskalige Wirbelstrukturen im Unter- und Überschall aufzulösen. Hierbei ist die mit steigender Machzahl geringer werdende Partikeldichte eines der größten Probleme. Es konnte gezeigt werden, dass mit dem gewählten Setup und dem tangentialen Lichtschnitt die Beleuchtung von einer ausreichend großen Anzahl an Partikeln für die mikroskopische PIV gegeben war. Es konnte ebenfalls gezeigt werden, dass das am TWM verwendete Highspeed-System in der Lage ist, die hinreichend große Anzahl an Doppelbildern, welche für die zuverlässige Bestimmung der Schubspannungsverläufe bei hohen Machzahlen notwendig ist, in kurzer Zeit aufzunehmen. Ein Anfachen der Turbulenzproduktion innerhalb der Scherschicht im Nachlauf konnte nachgewiesen werden. Es wird jedoch auch deutlich, dass nur mit dem hier erstmals angewendeten fernmikroskopischen Ansatz zuverlässige Daten ermittelt werden können. Klassische PIVAufnahme- und Auswertemethoden sind nicht in der Lage die turbulenten Schubspannungsverläufe aufgrund der geringen räumlichen Auflösung physikalisch sinnvoll wiederzugeben. Zukünftige Untersuchungen zur zeitlichen Auflösung der Strömungsphänomene im Nachlauf und zur Reduzierung des Peak-locking sowie der damit einhergehenden Genauigkeitssteigerung bei Single-Pixel Auswertungen sind geplant.
Charakterisierung von Nachlaufströmungen bis Ma = 2,5 mit der fernmikroskopischen Highspeed-PIV
Characterization of boundary- and wake-flows up to Ma = 2.5 using high-speed long-range micro-PIV
2009
8 Seiten, 9 Bilder, 1 Tabelle, 7 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
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