Numerische und experimentelle Analyse der Wechselwirkung zwischen Verdichtungsstoß, Grenzschicht und Struktur in schallnaher Anströmung

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Schallnahe Strömungen um Tragflügelprofile sind durch das gleichzeitige Auftreten von Unterschall- und Überschallgebieten gekennzeichnet, die durch einen Verdichtungsstoß abgeschlossen werden. Dieser kann je nach Stärke eine Ablösung der Grenzschicht zur Folge haben. Die Wechselwirkung von Grenzschichtablösung und Verdichtungsstoß kann zu Stoßschwingungen führen, die das Profil in Schwingungen versetzen, wodurch aufgrund struktureller Belastungen die Einsatzmöglichkeiten moderner Verkehrsflugzeuge begrenzt werden. Inwiefern die strukturelle Reaktion des Profils Einfluss auf die Stoßschwingungsmechanismen nimmt, ist bis heute noch nicht vollständig verstanden. Demzufolge soll in diesem Forschungsvorhaben aufbauend auf den Ergebnissen des Erstantrags erstmals die Dynamik der Stoß-Grenzschicht-Wechselwirkung im Falle einer freien Grenzzyklusschwingung sowie erzwungener Profilschwingungen unter Buffet- Bedingungen an einem mit zwei Freiheitsgraden gelagerten Profil sowohl numerisch als auch experimentell zeitlich aufgelöst und quantitativ erfasst werden. Hierzu ist es notwendig, die Strömungsphänomene numerisch und experimentell zu untersuchen, so dass auf sich ergänzende experimentelle und numerische Daten zurück gegriffen und eine Validierung der numerischen Methoden durchgeführt werden kann. Anhand der gewonnenen Daten werden deren physikalische Zusammenhänge analysiert und verbesserte theoretische Modelle zur Vorhersage und Beeinflussung dieses Phänomens entwickelt. Dementsprechend lautet das Ziel dieses Projekts, anhand numerischer und experimenteller Untersuchungen eine grundlegende Erweiterung des Verständnisses des Buffeting Phänomens zu erlangen, um verbesserte Auslegungskriterien für den Entwurf moderner Tragflügelprofile und Leichtbaustrukturen abzuleiten, eine höherwertige Modellierung für die Berechnung des Buffeting aufzustellen und Kontrollmechanismen für die komplexe Wechselwirkung zu entwickeln.