Die Simulation von Strahlungskühlung örtlich heißer Grenzschichten bei Hyperschallströmungen erfordert Tests mit strahlungsadiabaten Wandbedingungen, die die Wirkung heißer, aber nicht isothermer Wände auf die Lage des Grenzschicht-Umschlagortes und des damit verbundenen Einflußes auf den Anstieg der Wandtemperatur erfassen. Hierbei ist, besonders bei kalten Modellen, die Anfälligkeit der Grenzschicht für Störungen unterschiedlich zum freien Flug, wenn nur Reynolds-Zahl und Mach-Zahl angepaßt werden. Um auch bei verkleinerten Modellen so weit wie möglich eine Realisierung der Ähnlichkeit in Hyperschall-Windkanälen zu erreichen, wird eine Methode vorgestellt, bei der neben Reynolds-Zahl und Mach-Zahl auch die Stanton-Zahl und, zumindest örtlich, die strahlungsadiabate Wandtemperatur dem freien Flug entsprechen. Damit wird auch die Wärmemenge, die quer zur Grenzschicht abstrahlt, simuliert. Dies führt zu einer Verbesserung der Ergebnisse, obwohl die Methode auf freie Hyperschallströmungen ohne reale Gaseffekte beschränkt ist. Aufgrund der kurzen möglichen Laufzeiten der Windkanalexperimente muß eine Modellvorwärmung in Erwägung gezogen werden. Hierfür wird ein Verfahren zur näherungsweisen Bestimmung der strahlungsadiabaten Wandtemperatur vorgestellt. Windkanaltests unter diesen Heißwand-Bedingungen erweitern nicht nur die grundlegenden Kenntnisse über die aerothermodynamischen Zusammenhänge, die den Grenzschichtumschlag beeinflussen, sondern erleichtern auch die Überprüfung neuer numerischer Auslegungsverfahren.
Hypersonic wind tunnel testing with simulation of local hot wall boundary layer und radiation cooling
Hyperschall-Windkanal-Tests mit Simulation örtlich heißer Grenzschichten und Strahlungskühlung
Zeitschrift für Flugwissenschaften und Weltraumforschung ; 18 , 3 ; 160-166
1994
7 Seiten, 9 Bilder, 13 Quellen
Article (Journal)
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