FLugzeugwirbelschleppen leben Beobachtungen zufolge deutlich länger als zumeist angenommen. Nachfolgende Flugzeuge, die in die Wirbelschleppe gelangen, erfahren ein Rollmoment. Die Größe des Rollmoments hängt in einer bisher nicht ausreichend bekannten Weise von der Deformation der Wirbel ab. Daher wird in dieser Arbeit die Dynamik von Wirbelschleppen in der turbulenten und geschichteten Atmosphäre untersucht. Dazu wird der Zerfall der Wirbelschleppe mit Grobstruktursimulationen (LES) untersucht. Insbesondere wurde ein Verfahren entwickelt, welches den Verlauf der Wirbelkernlinie präzise identifiziert und daraus erstmalig die Krümmung dieser Linie abschnittsweise ermittelt. Die Ergebnisse zeigen, dass sich Wirbelringe unerwartet häufig bilden. In Wirbelringen stellt sich eine reduziertl Absinkgeschwindigkeit ein und die Zirkulation orientiert sich aus der Flugrichtung oft in die Richtung parallel zur Spannweite. Die mittleren Krümmungsradien von Einzelwirbeln liegen anfänglich in der Größenordnung des ursprünglichen Wirbelabstands, und werden nach abgeschlossener Ringbildung größer. Das zu erwartende Rollmoment eines nachfolgenden Flugzeugs wird abgeschätzt. Vergleiche mit Feldmessungen und anderen Ergebnissen aus früheren Arbeiten, insbesondere dem EU-Projekt AWIATOR, bestätigen die hier gefundenen Ergebnisse.
Aircraft wake vortices have been observed to often live much longer than expected. Following aircraft encountering the wake vortices experience a rolling moment which depends on the deformation o( the vortices. With the help of Large-Eddy Simulations (LES), this work investigates the dynamics of wake vortices in a turbulent and stratified atmosphere. Particularly, a method was developed which precisely determines the vortex core line. For the first time, the curvature of that line was analysed in sections. The results show that the frequency of vortex ring formation is astonishingly high. The descent speed of vortex rings is reduced and the circulation changes from flight direction to span wise direction. Before linking, mean curvature radii of the vortices reduce to the size of one initial vortex spacing. After linking, they may grow again. The expected rolling moment of following aircraft is estimated. In particular, the comparison with field measurement data obtained within the EU project AWIATOR confirms the presented results.
Deformation und Zerfall von Flugzeugwirbelschleppen in turbulenter und stabil geschichteter Atmosphäre
2010
146 Seiten, 74 Bilder, 9 Tabellen, 97 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Motoren mit geschichteter Ladung
SLUB | 1975
|Motoren mit geschichteter Ladung.
Kraftfahrwesen | 1975
|