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Aktive Beeinflussung der Strömung an einer generischen Flügelkonfiguration mit Ablösung und Wiederanlegung

Yamin, Mohamad

Die vorliegende Arbeit beschreibt experimentelle Untersuchungen zur Erfassung instationärer Phänomene und zur Beeinflussung der turbulenten abgelösten Scherschicht an einer generischen Flügelkonfiguration. Die Lage der Grenzschicht-Ablösung konnte dabei durch eine Anstellwinkellvariation zwischen 5°-35° beliebig positioniert werden. Die Untersuchungen wurden bei einer Reynoldzahl von Re_c= u_00 c/nue = 2 10^5 durchgeführt. Die periodischen Störungen in die Grenzschicht wurden durch temporäres Ausblasen und Einsaugen aus einem Schlitz-Aktuatorsystem an der Position x/c=0.52 auf dem Profil eingebracht. Ziel der Arbeit war es, die mittlere Länge der Ablöseblase durch eine monofrequente Anregung zu verkürzen. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass die Ablöselänge bei Anregungsamplituden von u_{jet}/u_00 > 1 deutlich reduziert werden kann. Die Anregung erfolgte bei einer Frequenz von f=250 Hz, die dem 4.5-fachen der anfänglichen Kelvin-Helmholtz-Instabilität entspricht. Ein besonders gutes Ergebnis konnte erzielt werden, wenn sich die Anregeposition in unmittelbarer Nähe des Ablösepunktes befand. Bei einem Anstellwinkel von 19° ließ sich hierdurch eine maximale Verkürzung der mittleren Länge der Ablöseblase um 35% erreichen. Zur Analyse der instationären Phänomene der abgelösten Grenzschicht-Strömung dienten eine Vielzahl von Strömungsmesstechniken und unterschiedliche statistische Auswertungsverfahren. Für die Vermessung des Geschwindigkeitsfeldes wurde eine traversierbare Hitzdrahtsonde zum Einsatz gebracht. Die Ermittlung der mittleren Wandschubspannung erfolgte mit einem computergestützten Prestonrohrverfahren, während die Wandschubspannung-Fluktuation mit Hilfe eines neuen thermoresistiven Doppel-Oberflächenhitzdrahtsensors bestimmt wurde. Die Aufzeichnung statischer Druckschwankungen wurde mittels eines piezoresistiven Drucksensor-Arrays realisiert. Die Datenanalyse erfolgte über statistische Größen und analytische Funktionen wie der Fast-Fourier-Transformation und deren Darstellung in Leistungsdichtespektren.