Untersuchungen zur Beeinflussung des laminar-turbulenten Grenzschichtumschlags. Aktive (dynamische) Beeinflussung von Grenzschichtinstabilitäten

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Im Themenkreis 'Transitionsbeeinflussung' werden durch kombinierten Einsatz theoretischer, experimenteller und numerischer Methoden passive und aktive Maßnahmen untersucht, mit denen der Grenzschichtumschlag (Transition) zu beeinflussen ist (Absaugung durch Lochbleche, Wandheizung/-kühlung, aktive Störungsdämpfung). Primär sollen lange laminare Laufstrecken erzielt werden, um den Reibungswiderstand von Tragflügelgrenzschichten deutlich zu reduzieren. Aus einer Kombination von Grundlagenuntersuchungen (strömungsphysikalische Mechanismen) und anwendungsorientierten Untersuchungen (Modellbildung, Analyse, Parameter- und Durchführbarkeitsstudien von Beeinflussungskonzepten) in den Teilprojekten werden neue Erkenntnisse erwartet, die eine verbesserte strömungsphysikalische Modellierung von Beeinflussungskonzepten ermöglichen sollen. Gesamtziel der Arbeiten ist es, Grundlagen für die technische Realisierung der Steuerung der Grenzschichttransition zu erarbeiten. In dem vorliegenden Teilprojekt werden Möglichkeiten zur Auslöschung instationärer Störungen (z.B. TS-Wellen) durch kontrollierte Anregung gegenphasiger Störungen erforscht. Damit erwarten wir Erkenntnisse über die linearen und nichtlinearen Mechanismen bei der Anregung, Ausbreitung und Kompensation instationärer Störungen, sowie deren Rolle bei der Transition. Die Methode wird zunächst für die Anfangsstadien der Transition (bis zum Einsatz sekundärer Instabilitäten) und zwar in der Grenzschicht der ebenen Platte untersucht, wobei - in Abstimmung mit einem entsprechenden Projekt der TU Berlin (Prof. Dr. W. Nitsche) - die Einflüsse von Nichtlinearität und Dreidimensionalität im Vordergrund stehen. Dazu werden wegen ihrer größeren Variierbarkeit vorwiegend künstlich angeregte Störungen eingesetzt. Die jeweiligen Erkenntnisse werden in Anordnungen von Sensoren und Aktuatoren sowie die entsprechenden Signalverarbeitungs- und adaptiven Regelungsalgorithmen umgesetzt; die räumlichzeitliche Struktur der nicht kompensierbaren Reststörungen wird analysiert.