Untersuchung der Beeinflussung der Heckströmung durch einzelne und mehrere Düsen im Unter- und Transschall (B 02)

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Bei zukünftigen Raumtransportsystemen mit Raketenantrieb entstehen im Heckbereich Strömungsfelder mit starker zeitlicher und räumlicher Dynamik. Es treten abgelöste Strömungsbereiche, Rezirkulationsgebiete mit hohen Turbulenzgraden und großskalige Turbulenzstrukturen auf. Der Widerstand des Hecks kann mehr als die Hälfte des Gesamtwiderstandes ausmachen. Für den Start (Unterschall) und einen Teil des Aufstiegs (Transschall) sollen diese Strömungsfelder in diesem TP räumlich und zeitlich hochauflösend experimentell an drei generischen Konfigurationen untersucht und analysiert werden. Ziele sind, einerseits die instationären Vorgänge im Heck physikalisch verstehen zu lernen und andererseits, eine experimentelle Datenbasis zur Validierung der in den Teilprojekten zu entwickelnden numerischen Verfahren und Modelle zu erarbeiten. Zur Erzielung einer fundierten Berechnungsmethodik ist heute davon auszugehen, dass die Erfassung der zeitlich-räumlichen Änderung der großskaligen dreidimensionalen Strukturen in der Heckströmung Voraussetzung ist. Hierzu ermöglicht das innovative tomographische PIV dadurch, dass das instationäre Strömungsfeld in einem kompletten Messvolumen zeitgleich gemessen wird, neuartige Möglichkeiten. Neben diesem sollen das 3C-PIV (Messungen in definierten Ebenen) und zeitlich hochaufgelöste Heißfilm- und Druckmessungen eingesetzt werden, um den Reynoldsspannungs-Tensor und die Leistungsspektren der Geschwindigkeits- und Druckschwankungen zu untersuchen. Zunächst sollen unterschiedliche generische Konfigurationen ohne Strahlsimulation und später mit einer und mit drei Düsen und Schubstrahlsimulation im Unterschall-Windkanal des Instituts untersucht werden. In der Folgeperiode ist die Ausdehnung der Untersuchungen auf den Transschallbereich im DNW-TWG in Göttingen geplant.