Numerical and experimental analysis of flapping flight at low Reynolds numbers

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Die Erforschung der instationären Wechselwirkungen zwischen den Verläufen der reibungslosen Strömung und den Grenzschichten ist eine grundlegende Voraussetzung für Fortschritte im Verständnis des Schlagflugs der Vögel und seine technische Anwendung bei künftigen Mikroflugzeugen. Im Reynoldszahlbereich zwischen 10000 und 200000 muss dabei insbesondere das Strömungsphänomen der laminaren Ablösung mit turbulentem Wiederanlegen einbezogen werden. Dafür soll ein vorhandenes, effizientes Simulationsverfahren für die Reynoldsgleichungen zur Berechnung instationärer, transitioneller Strömungen auf der Grundlage der eN-Methode erweitert und anhand von existierenden Daten für laminare Ablöseblasen kalibriert werden. Neue experimentelle Datensätze sollen für das Grenzschichtverhalten eines bewegten Profils mit Particle Image Velocimetry (PIV) erzeugt werden. Diese zielen auf quantitative Beschreibungen der instationäre Strömungstopologien mit laminaren Ablösungen und die instationären Verläufe des Reynoldsschen Spannungstensors. Das Forschungsvorhaben führt so zur Validierung des numerischen Berechnungsverfahrens für bewegte Profile und zu Analysen des instationären Verhaltens von laminaren Ablöseblasen mit turbulentem Wiederanlagen. Mittelfristig wird die Identifikation und Analyse günstiger Bewegungsparameter für den Schlagflug bei kleinen Reynoldszahlen mit hohem Vortriebswirkungsgrad angestrebt. Das Vorhaben wird in enger Partnerschaft mit Prof. Dr.-Ing. habil. C. Tropea im Rahmen eines Paketantrages beantragt.