Analyse des Transitionsprozesses um laminare Ablöseblasen (LSB) in einem Schlepptank mit zeitaufgelösten 3D Partikel Tracking Messtechniken

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Joachim Kähler
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422177304

Es ist bekannt, dass die Erzeugung von dynamischem Auftrieb bei relativ niedrigen Reynoldszahlen durch laminare Grenzschichtablösung signifikant beeinflusst wird. Die Anwendungsbeispiele reichen von künstlichen Systemen wie Turbofan-Triebwerksschaufeln und Leitwerken an Verkehrsflugzeugen sowie Windkraftanlagen bis hin zu natürlichen Fliegern (Insekten, Fledermäuse, Vögel) und Schwimmern. Die laminare Grenzschichtablösung findet typischerweise auf der Saugseite des Profils statt und führt zur Bildung einer abgelösten Scherschicht. Durch Störungen in der Scherschicht kann es zum laminar-turbulenten Umschlag kommen, was zu einem Wiederanlegen der Strömung führen kann. In diesem Fall entsteht auf der Saugseite des Profils eine laminare Ablöseblase (LSB). Da die LSBs die Zirkulation des Profils und damit den Auftrieb und den Luftwiderstand stark verändert, hängt die gesamte Strömungsentwicklung also von der Formation und Dynamik des LSB ab. Trotz erheblicher Forschungsfortschritte beim Verständnis der LSB-Dynamik existieren noch einige kritische Wissenslücken von grundlegender Bedeutung, die als Motivation für den vorliegenden Vorschlag dienen. Da der Turbulenzgrad der freien Anströmung wesentlichen Einfluss auf die Bildung von LSB und den Übergangsprozess zur Turbulenz hat, werden die Experimente in einem Schleppkanal durchgeführt, dessen Turbulenzgrad zwischen null und zwei Prozent variiert werden kann. Darüber hinaus werden modernste zeitauflösende 3D Strömungsmesstechniken eingesetzt, um alle Strömungsprozesse in Raum und Zeit mit hoher räumlicher Auflösung und geringer Messunsicherheit erfassen zu können. Es wird erwartet, dass die Untersuchungen den derzeitigen Wissensstand deutlich erweitern und offene Forschungsfragen verlässlich beantwortet werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Kanada
• Kooperationspartner: Professor Dr. Serhiy Yarusevych