Die vorliegende Dissertationsschrift beschäftigt sich mit der Wechselwirkung zwischen einem lateral ausblasenden Seitenstrahl und der Strömung um einen für Über- bzw. Hyperschallflug entworfenen Flugkörper. Die numerischen Berechnungen erfolgen mit dem Finte-Volumen- Verfahren TAU des DLR. Das Ziel ist, die Parameter des Berechnungsverfahrens hinsichtlich der bestmöglichen Modellierung optimal zu wählen, speziell das Turbulenzmodell, und mit zweckmäßigen Netzgeometrien korrekte Lösungen zu generieren. Anhand von Messergebnissen, erhalten am Trisonik Windkanal TMK des DLR, werden die numerischen Resultate geprüft und zur Vorhersage komplexer Details der Strahlinteraktionen genutzt. Besonderes Interesse bestand darin, die bei Hyperschallanströmungen auftretenden Hochtemperatureffekte, wie z. B. Anregungen innerer Freiheitsgrade und Energierelaxationen, näher aufzuklären. Umfangreiche Parametervariationen erbrachten Aussagen über die Effizienz der Wirkung eines Seitenstrahls in Über- und Hyperschallströmungen bei verschiedenen atmosphärischen Höhenkonditionen, was den Luftdruck, die Luftdichte und die Umgebungstemperatur angehen. Darüber hinaus wurden verschiedene Fluglagen mit Anstellen und Absenken des Flugkörpers durchgespielt. Die Druckinteraktion über die Körperoberfläche charakterisiert schlussendlich für die genannten Flugparameter durch den resultierenden Schubverstärkungsfaktor die Wirkung eines Seitenstrahls.
The present work describes the interaction between a lateral jet and the cross flow around a missile, designed for supersonic and hypersonic flight configurations. The numerical calculations are performed using the finite-volume-method TAU of the DLR. The goal is to find parameters for the calculation method which are optimal for modelling. Emphasis is put on the turbulence model and generating mesh geometries with which correct results may be produced. With measuring results, obtained from the trisonic wind tunnel TMK of DLR, the numerical outcomes are proved and used to predict complex details of the jet/cross flow interaction. A particular interest was directed to illuminate high temperature effects in hypersonic flows, as for example excitation of internal degrees of freedom and energy relaxation effects. Extensive parameter variations gave predictions on the efficiency of a side jet in super and hypersonic flows at various atmospheric altitude conditions, concerning air pressure, air density and ambient temperature. Furthermore, various flight situations are qualified with nose pitching: up and down. For the flight parameters tested, by pressure integration around the missile surface, finally the efficacy of the side jet is characterized with the resulting thrust amplification factor.
Einfluss eines Querschubstrahls in Über- und Hyperschallströmung
Influence of a reaction control jet in super- and hypersonic flowfields
2007
125 Seiten, 74 Bilder, 25 Tabellen, 88 Quellen
Theses
German