Experimentelle Untersuchungen zur Ausbreitung von Wellenpaketen in Grenzschichten von Tragflügeln im Freiflug

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Karl-Heinz Horstmann
• Subject Area: Fluid Mechanics
• Term: from 2000 to 2003
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5388147

Während des vergangenen Antragszeitraumes konnte eine Flugmeßanlage, bestehend aus den Komponenten- Flügeldruckverteilungs- und Umgebungsdatenerfassung,- Hitzdraht / Heißfilmanemometrie und- Infrarot Thermovisiondefiniert, aufgebaut und für Flugversuche zugelassen werden. Ziel der nun folgenden Meßphase ist es, Struktur und zeitlichräumliche Entwicklung primärer Instabilitäten (TollmienSchlichting Wellen) in einer zweidimensionalen Grenzschicht unter Bedingungen natürlicher Transition im Freiflug zu untersuchen. Es wird davon ausgegangen, daß sich Wellenpakete formieren, die sich über die von den Tollmien-Schlichting Wellen ausgelösten Wandschubspannungsfluktuationen detektieren lassen. Hierzu soll mit der jetzt zur Verfügung stehenden Anlage im Antragszeitraum Juli 1999 bis Juni 2001 folgendes Arbeitsprogramm durchgeführt werden:- Erarbeitung und experimentelle Validierung eines Verfahrens zur quantitativen Bestimmung der Wandschubspannungsfluktuationen aus den Zeitsignalen der Heißfilme über die Berechnung der mittleren Wandschubspannungen auf Grundlage von gemessenen Druckverteilungen.- Messungen mit einem Heißfilmarray aus 31 Sensoren, die senkrecht zur Strömungsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Hieraus sollen erste Erkenntnisse über die spannweitige Erstreckung der Wellenpakete gewonnen werden.- Aufbauend hierauf Fertigung eines zweiten Arrays mit 64 Sensoren, flächig angeordnet. Meßflüge mit Variation von Druckverteilung und Reynoldszahl um verschiedene Stabilitätszustände der Grenzschicht einzustellen.- Analyse der Daten, Bestimmung von an den Störungen beteiligten Frequenzen, Wellenlängen usw., Bestimmung der Phasenanlagen der Störungen untereinander. Nachrechnung der Störungsentwicklung auf Grundlage gemessener Druckverteilungen mit linearen Stabilitätsanalyseverfahren.- Meßflüge mit künstlichen Störungen (definierte Oberflächenrauhigkeiten).Bei allen Arbeiten wird enger Kontakt zur Hochschulgruppe gehalten. Insbesondere wird auf die Erfahrungen des Aerodynamischen Instituts der RWTH Aachen bei der Fertigung von Heißfilmarrays zurückgegriffen.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1017: Transition