Numerische Simulation von Grenzschichtströmungen mit Beeinflussung durch periodische Anregung

Verkehrsflugzeuge müssen in der Start- und Landephase bei geringen Fluggeschwindigkeiten die erforderlichen hohen Auftriebskräfte erzeugen. Die aus der Leistungsfähigkeit im Hochauftrieb resultierenden realisierbaren Steigraten haben erheblichen Einfluß auf die benötigten Rollbahnlängen sowie die Größe des durch Schallemissionen belasteten Gebiets. Moderne Tragflächen sind deshalb mit komplizierten und teuren Mehrfachklappensystemen ausgestattet, die einen wesentlich größeren Autrieb erbringen als der nackte Flügel. Als Alternative könnten einfachere aerodynamische Systeme aus Hauptprofil und nur einer Klappe verwendet werden, wenn es gelänge, die Strömungsablösung an der Klappe durch geeignete Maßnahmen zu verzögern und so einen höheren Maximalauftrieb zu erreichen. Ein möglicher Ansatz zu einer derartigen Beeinflussung liegt im periodischen Anregen der Grenzschicht über der Klappe. In experimentellen Untersuchungen am Institut für Luft- und Raumfahrt der TU Berlin konnte mit dieser Methode die Strömung um ein System aus Profil und Klappe bereits erfolgreich beeinflußt werden (Spang, 1998; Tinapp & Nitsche, 1999)

Im Rahmen der Diplomarbeit soll der Effekte einer periodischen Anregung der Klappengrenzschicht einer Hochauftriebskonfiguration numerisch untersucht werden. Dabei soll zuerst der zur Verfügung gestellte Finite-Volumen-Strömungslöser ELAN2 um eine Randbedingung zur Erfassung der periodisch angeregten Strömung erweitert werden. Zur Kontrolle der dabei durchgeführten Arbeiten kann das Verfahren anhand einer ebenen Plattengrenzschicht validiert werden, die durch periodisches Absaugen und Anblasen kontrolliert wird. Experimentelle Vergleichsdaten stehen zur Verfügung (Sonnenberger 1997).

Die Untersuchungen sollen dann auf die oben erwähnte Hochauftriebskonfiguration erweitert werden und dort die Wirkung unterschiedlicher Erregungsfrequenzen sowie der Einfluß der Turbulenzmodelle verglichen werden. Dabei soll geklärt werden, unter welchen Umständen es gelingt, die Ablösung auf der Klappe zu vermeiden.

Die Ergebnisse sind ausführlich zu dokumentieren und kritisch zu diskutieren.

Literaturhinweise:
AGARD-CP-515, High-Lift System Aerodynamics, AGARD Conference Proceedings, 1993
Seifert, A. et al., Oscillatory Blowing: A Tool to Delay Boundary-Layer Separation, AIAA Journal, Vol. 31, No. 11, 1993
Sonnenberger, R., Laser Doppler Measurements of High-Frequent Oscillatory Flow, Diplomarbeit, Technische Universität Berlin, 1997
Spang, A., Phasengemittelte LDA-Messungen im Klappenbereich einer Hochauftriebskonfiguration bei aktiver Beeinflussung der Ablösung, Diplomarbeit, Technische Universität Berlin, 1998
Tinapp, F., Nitsche, W., On active control of high-lift flow, Proc. 4th Int. Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements, Corsica, France, 1999
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Last modified: Sun Apr 30 15:50:50 CEST 2000