Numerische und experimentelle Untersuchung zur Abschwächung stromauf laufender Druckwellen bei transsonischer Profilumströmung

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In einer transsonischen Tragflügelumströmung werden stromauf laufende Druckwellen beobachtet, die einerseits mit den Verdichtungsstößen, andererseits mit der Grenzschicht wechselwirken. Die Wellenentstehung beruht auf unterschiedlichen Mechanismen, wie z.B. Wirbel/ Hinterkanten-Wechselwirkung und Nachlauffluktuationen, lokale Überschallgebiete an Wirbeln und Stoß/Wirbel-Wechselwirkung. Die stromauf laufenden Druckwellen führen zu Instationaritäten bei der Profilumströmung und sind maßgeblich am Stoß-Buffet Zyklus beteiligt, der die Reisefluggeschwindigkeit moderner Flugzeuge limitiert. Zudem bilden stromauf laufende Druckwellen eine Lärmquelle und können zu einer vorzeitigen Transition der Grenzschicht führen, die insbesondere bei Laminarprofilen zu vermeiden ist. In dem vorliegenden Projekt soll die Möglichkeit zur Abschwächung der stromauf laufenden Druckwellen mittels Wirbelgeneratoren und Hinterkantenmodifikationen untersucht werden. Im Bereich des Verdichtungsstoßes werden Wirbelgeneratoren eingesetzt, um die Stoß/Wirbel-Wechselwirkung zu beeinflussen. Die Hinterkantenmodifikationen sollen die Wirbel/ Hinterkanten-Wechselwirkung abschwächen. Diese Maßnahmen sollen numerisch wie experimentell untersucht werden. Mittels zonaler DNS werden detaillierte Informationen über räumlich begrenzte Gebiete des instationären Strömungsfeldes erhalten. Durch hochaufgelöste numerische Simulationen werden die Einflüsse dieser Maßnahmen auf die gesamte Strömung ermittelt und bewertet. Parallel zu den numerischen Untersuchungen werden Experimente im Stoßrohr-Transschallkanal (STK) durchgeführt. Die experimentellen und numerischen Daten dienen der gegenseitigen Validation und ergänzen sich bezüglich der physikalischen Interpretation der erhaltenen Ergebnisse.