Zur detaillierten Beschreibung des Überganges laminar-turbulent bei natürlicher Störungsanregung in der Grenzschicht an einem Tragflügel wurden Freiflug-Versuche mit dem Flugversuchsträger LFU-205 des DLR durchgeführt. Der Übergang in die Turbulenz wird hier durch das Auftreten von Tollmien-Schlichting-Wellen als primärer Instabilität eingeleitet. Es konnte festgestellt werden, dass sich diese zu zeitlich und räumlich eng begrenzten Wellenpaketen formieren, die sich aus dem gesamten gemäß der linearen Stabilitätstheorie möglichen Spektrum von Instabilitäten zusammensetzen: Ihr Erscheinen ist zufälliger Natur, und sie können sich sowohl hinsichtlich ihrer Intensität als auch ihrer spannweitigen Erstreckung erheblich voneinander unterscheiden. Die Entwicklung in Richtung stromab erfolgt dabei im Einklang mit der linearen Stabilitätstheorie. Damit war es möglich, durch eine Rückrechnung auf die Anfangsamplituden der beteiligten Tollmien-Schlichting-Wellen zu schließen. Jenseits der linearen Entwicklung ergab sich, dass der Zusammenbruch in die Turbulenz zunächst aus den Wellenpaketen mit den ursprünglich höchsten Störamplituden heraus erfolgt. Damit konnte ein direkter Zusammenhang zwischen den im Laminaren gefundenen Wellenpaketen und dem Auftreten von Turbulenzflecken nachgewiesen werden.
In-flight experiments were conducted with the flying testbed LFU-205 of DLR in order to describe in detail laminar to turbulent transition of a wing boundary layer under conditions of natural disturbance excitement. Transition to turbulence is here initiated by the appearance of Tollmien-Schlichting waves as primary instabilities. It was observed that these form up wave packets, composed of the whole spectrum of unstable disturbances according to linear theory. Their occurrence is of stochastic nature and they may differ in intensity as well as spanwise extent. Spatial amplitude growth was also found to be in good agreement with linear theory and therefore it was possible to determine initial amplitudes of the Tollmien-Schlichting waves involved. Beyond the linear stage of development the experiment revealed that the breakdown to turbulence starts from within those wave packets which had initially the biggest disturbance amplitudes, clearly showing that a direct link exists between them and the occurrence of turbulent spots.
Freiflug-Experimente zum Übergang laminar-turbulent in einer Tragflügelgrenzschicht
In-flight experiments on laminar-turbulent transition in a wing boundary layer
2007
199 Seiten, 108 Bilder, 6 Tabellen, 135 Quellen
Theses
German
Kritischer Vergleich einiger Machzahl-Messmethoden für den Freiflug von Fernraketen
GWLB - Gottfried Wilhelm Leibniz Bibliothek | 1964
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