Wird Druckluft stromauf einer ausgeschlagenen Klappe tangential zur Oberfläche aus einem Spalt ausgeblasen, kann die Strömung auf der Klappenoberseite große positive Druckgradienten ertragen ohne abzulösen. Dieser physikalische Effekt kann genutzt werden, um spaltlose Hochauftriebssysteme mit aktiver Strömungskontrolle zu entwerfen, welche unter Verwendung kleiner Impulsbeiwerte für den Ausblasestrahl große Auftriebsbeiwerte erzielen. Um die Umströmung eines Profils mit Zirkulationskontrolle im Windkanal zu untersuchen, wurde auf der Grundlage von numerischen Simulationen ein Rechteckflügel mit einem entworfen und gefertigt. Mit Hilfe von Druckmessungen und der mikroskopischen Particle Image Velocimetry wurde das Strömungsfeld um den Rechteckflügel mit aktiver Strömungskontrolle im Modell-Unterschallwindkanal Braunschweig für verschiedene Anstellwinkel und Impulsbeiwerte der Ausblasung untersucht. Die Experimente wurden bei einer Reynoldszahl von Re = 1 x 106 und einer Machzahl von Ma = 0,15 durchgeführt. Um die Geschwindigkeiten und Reynoldsspannungen auch im Strahl messen zu können, wurden der Druckluft Impfpartikel beigemischt. Des Weiteren wurden zwei- und dreidimensionale Simulationen der Umströmung des Windkanalmodells mit dem Strömungslöser DLR-TAU durchgeführt, wobei auch die viskose Strömung an den Wänden der Messstrecke simuliert wurde. Die Ergebnisse der numerischen Simulationen mit verschiedenen Turbulenzmodellen wurden mit den experimentellen Daten verglichen, um die Leistungsfähigkeit des verwendeten Strömungslösers in Bezug auf die Simulation der Umströmung von Profilen mit Zirkulationskontrolle zu untersuchen. Hierbei ist eine gute Übereinstimmung von experimentellen und numerischen Ergebnissen gefunden worden.

    When air is blown tangentially to the surface from a slot directly upstream of a flap, the flow over the flap can bear large adverse pressure gradients without separation. This effect is used to design high-lift airfoil with low momentum coefficients of blowing. For experimental assessment of these airfoil a rectangular wing with an aspect ratio of Δ = 4.3 is designed, using the results of numerical simulations. The flow around the model in a low speed wind tunnel is analyzed, using pressure measurements and long distance microscopic particle image velocimetry. For a Reynoldsnumber of Re = 1 x 106 and a Machnumber of Ma = 0.15 the dimensionless momentum coefficient of the jet and the angle of attack of the airfoil are varied. To measure the velocity in the vicinity of the slot and next to the surface of the flap the jet is seeded with particles. Two-dimensional and three-dimensional simulations of the three-dimensional flow around the circulation control airfoil in the wind tunnel are conducted using the flow solver DLR-TAU and considering the viscous walls of the measurement section. The results of the numerical simulations using different turbulence models are compared to the experimental data, to investigate the capability of the used flow solver to simulate the flow around circulation control airfoil. A good agreement between numerical and experimental data is observed.


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    Titel :

    Experimentelle und numerische Untersuchung eines spaltlosen Hochauftriebssystems mit Zirkulationskontrolle


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2011


    Format / Umfang :

    179 Seiten, 105 Bilder, 5 Tabellen, 122 Quellen



    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




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