Strömungsablösungen auf den Hinterkantenklappen von Hochauftriebskonfigurationen sind dafür verantwortlich, dass der Maximalauftrieb nicht weiter gesteigert werden kann. Leistungsfähige Berechnungsverfahren und genaue Messtechniken haben dazu beigetragen, die für eine Klappenströmung wichtigen Parameter, wie Spalt, Überlappung und Klappenwinkel, zu optimieren, um mechanisch einfachere Systeme einsetzen zu können. Die aktive Strömungskontrolle ermöglicht es, Strömungsablösungen durch eine gezielte Energiezufuhr zu vermeiden. Besonders die periodisch arbeitenden Methoden, hierzu zählen das gepulste Ausblasen von Druckluft und das oszillierende Ausblasen bzw. Einsaugen, brauchen dafür deutlich weniger Energie als das bekannten stationäre Ausblasen. Diese Arbeit beschreibt experimentelle Untersuchungen zur aktiven Beeinflussung von Strömungsablösungen auf der Hinterkantenklappe einer generischen Hochauftriebskonfiguration. Die Windkanalexperimente wurden bei einer Reynoldszahl von 0.55*106 durchgeführt. Die Beeinflussung der Klappenströmung erfolgt über ein speziell entwickeltes Druckluftsystem, das einen periodisch pulsierenden Wandstrahl erzeugt. Die Wirkungsweise der gepulsten Anregung wird anhand von instationären Wanddruck- und Hitzdrahtmessungen dokumentiert. Ebenso wird dem Einfluss der Anregung auf die aerodynamischen Eigenschaften der Gesamtkonfiguration nachgegangen. Der Effekt verschiedener Anregeparameter, wie Frequenz, Amplitude und Pulsweite, wird ebenfalls untersucht. Da die große Anzahl an Parametern keine manuelle Optimierung ermöglicht, wird ein automatisiertes Regelungssystem vorgestellt, das in Kooperation mit dem Institut für Mess- und Regelungstechnik entworfen wurde. Abschließend wird anhand der experimentellen Daten eine Kosten-Nutzen-Rechnung vorgenommen, welche die aerodynamischen Verbesserungen und den Energieaufwand der Beeinflussung miteinander vergleicht. Die Ergebnisse zeigen, dass ein gezieltes Ausblasen von gepulster Druckluft in der Lage ist, eine Strömungsablösung zu verzögern oder eine bereits abgelöste Strömung zum Wiederanliegen zu zwingen. Die Gleitzahl der Hochauftriebskonfiguration konnte durch die aktive Beeinflussung um bis zu 25 % gesteigert, der Maximalauftrieb um 4 % verbessert werden.
Experimentelle Untersuchungen zur Effizienz der aktiven Strömungskontrolle an einer Hochauftriebskonfiguration
2007
118 Seiten, Bilder, 93 Quellen
Theses
German
Integrales Bauteil mit einer Einrichtung zur aktiven Strömungskontrolle
European Patent Office | 2017
|Aerodynamik einer Hochauftriebskonfiguration unter dreidimensionaler Störung der Zuströmung
GWLB - Gottfried Wilhelm Leibniz Bibliothek | 2019
|Aktive Stromungskontrolle an spaltlosen Hochauftriebskonfigurationen
British Library Conference Proceedings | 2009
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