Diese Arbeit analysiert die Interaktion von Triebwerkstrahlen und Wirbeln im Nachlauf von Tragflügeln. Die Untersuchung basiert auf Windkanalmessungen mit gepfeilten Halbflügelmodellen, an denen ein Modell-Triebwerk in Spannweitenrichtung verschoben werden kann, welches einen Kaltluftstrahl erzeugt. Durch die als Wirbelwandern bezeichnete Bewegung der Wirbel quer zu ihrer Längsachse werden die Messergebnisse der Wirbelstruktur verfälscht. Die Auswirkung dieses Einflusses auf PIV-Messungen wird anhand einer numerischen Methode quantifiziert. Für verschiedene Verteilungsformen der Wirbelpositionen mit unterschiedlich großen Ablagen, verschiedenen Wirbel-Modellen und einigen PIV-abhängigen Parametern werden die ursprünglichen Wirbel- Profile mit dem Resultat nach einer Ensemble-Mittelung über eine variable Zahl von Datensätzen verglichen. Dabei werden für die Windkanalmessungen Abweichungen von bis zu 20 % bei Geschwindigkeiten und bis zu 40 % bei der Wirbelstärke vorhergesagt. Die PIV Daten werden daher mit einem neuen Mittelungs-Verfahren ausgewertet, welches die instationäre Wirbelbewegung berücksichtigt und den Dynamikbereich des Messsignals um das Fünffache und mehr erhöht. Die Ergebnisse dieser neuen Methode werden mit den Berechnungen der numerischen Methode verglichen. Darüber hinaus wird gezeigt, wie anhand der Ergebnisse dieser Methode die Ausdehnung des Gebiets ermittelt werden kann, das durch die instationäre Wirbelbewegung beeinflusst wird. Diese Daten können zur Generierung von kompakten, zeitabhängigen Eingangsdatensätzen für räumlich entwickelte Computer-Simulationen von Wirbelschleppen genutzt werden. Die Windkanalmessungen belegen deutlich den Einfluss der Triebwerkslage und des Strahls auf das zeitliche Verhalten und die Struktur des Flügelrandwirbels bereits unmittelbar stromab der Hinterkante von Flügelmodellen in Reise- und Hochauftriebskonfiguration.
Experimental investigation of engine jet-vortex interaction
2010
172 Seiten, Bilder, Tabellen, 44 Quellen
Hochschulschrift
Englisch
Experimental investigation of engine jet-vortex interaction
TIBKAT | 2010
|Experimental investigation of engine jet/vortex interaction
Fraunhofer Publica | 2010
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NTRS | 1993
|Experimental investigation of vortex-fin interaction
AIAA | 1993
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