Charakterisierung von Riblet-Oberflächen hinsichtlich ihres Widerstandsreduktions-Potentials, Entwicklung eines semi-empirischen Vorhersage-Tools zum Widerstandsverhalten und experimentelle Validierung

• Applicant: Dr.-Ing. Robert Meyer
• Subject Area: Fluid Mechanics
• Term: from 2007 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 36924494

Ziel des aktuellen Projektes ist zum einen die technische Realisierbarkeit der Fertigung von Riblet- Strukturen in den für Verdichterschaufeln notwendigen Abmessungen mit in Schaufeltiefe angepassten Rillenweiten, die die lokalen Wandschubsspannungen aufgrund der Geschwindigkeitsverteilung berücksichtigen. Ein weiteres Ziel des Vorhabens ist die strömungsmechanische Beurteilung von widerstandsvermindernden Rillenstrukturen, die auf Verdichterschaufeln für axiale Strömungsmaschinen aufgebracht werden können. Die Rillenstrukturen werden mittels einem speziellen Schleifverfahren sowie einem Laser-Verfahren in einen typische Verdichterschaufel-Werkstoff eingebracht. Um die Qualität der so erzeugten Rillenstrukturen zu beurteilen, werden diese Oberflächenstrukturen stark vergrößert in einem speziellen Strömungskanal untersucht. Insbesondere sollen Rillenstrukturen, die in einem Staubkanal eine Verschmutzung und Verschleiß erleiden untersucht werden. Diese Untersuchungen sollen an generischen wie auch tatsächlich gefunden Beeinträchtigungen durch Exposition von Versuchsschaufeln im Staubkanal des TFD untersucht werden. Außerdem soll die Qualität von auf die lokale Wandschubspannung angepassten Rillenstrukturen untersucht werden. Hier liegt der Augenmerk auf etwaig auftretenden Übergangsbereichen, die möglichst strömungsgünstig ausgelegt werden sollen. Diese Übergänge (Sprünge) können an generisch erzeugten Übergängen wie auch an bei der Fertigung entstanden Übergängen experimentell untersucht werden. Diese Arbeiten ergeben auch allgemein relevante Erkenntnisse über die Riblet-Anbringung mit anderen Methoden (Folienbeklebung/Lackierverfahren). Darüber hinaus ist weiterhin geplant, mit Hilfe vorhandener Messergebnisse und der aus zukünftigen Versuchen zu erwartenden Ergebnissen eine Vorhersage-Methode für das Widerstandsverhalten von Riblet- Oberflächen so zu verfeinern, so dass aus den Geometriedaten der strukturierten Oberfläche noch besser auf ihr Widerstandsverhalten geschlossen werden kann.

• DFG Programme: Research Grants