Aktive Dämpfung von Tollmien-Schlichting Instabilitäten in kompressiblen Strömungen mit Hilfe eines geschlossenen Regelkreises

Marcus Engert (Autor)

Buch

130 Seiten

2009
Mensch & Buch (Verlag)
978-3-86664-546-2 (ISBN)

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Die aktive Laminarhaltung und damit die Verzögerung des laminar-turbulenten Übergangs (Transition) bei der Umströmung eines Körpers ist ein Forschungsgegenstand von großer praktischer Bedeutung, da die turbulente Umströmung eine deutliche Erhöhung des Reibungswiderstands verursacht. Neben passiven Techniken zur Stabilisierung der laminaren Grenzschicht (z. B. Formgebung) kann die Transitionsverzögerung auch durch die direkte Beeinflussung der instationären Tollmien-Schlichting (TS) Wellen erreicht werden, deren Anfachung den Umschlag einleitet. Die Überlagerung dieser Instabilitätswellen mit künstlich erzeugten gegenphasigen Störungen führt zu einer Dämpfung, bestenfalls zu einer Kompensation der TS Amplitude.
Aus den sensorisch erfassten TS Wellen werden mit Hilfe adaptiver Übertragungsfunktionen Gegenstörungen berechnet und über einen Aktuator in die Grenzschicht eingekoppelt. Als Regelungsansatz wird die Filtered-x-Least-Mean-Square Struktur verwendet. Bei der Umsetzung der adaptiven Regelung liegt die Schwierigkeit vor allem im Kompromiss zwischen Stabilität und Konvergenzrate.
Die in der vorliegenden Arbeit vorgestellten Experimente wurden an einem zweidimensionalen generischen Tragflügelmodell bei Machzahlen zwischen M = 0,20 und 0,46 durchgeführt und sind ein wichtiger Schritt in Richtung des praktischen Einsatzes an einem Verkehrsflugzeug. Auch wenn die Machzahlen im Vergleich zu Reiseflugmachzahlen eines Flugzeugs weiterhin noch gering sind, zeigen die Ergebnisse, dass dieses System erstmals auch in kompressiblen Strömungen erfolgreich und reproduzierbar eingesetzt werden kann. Die Amplitude der TS Wellen an der Position des Fehlersensors konnte in einem großen Machzahlbereich um bis zu 95% gedämpft werden. Die damit einhergehende Stromabverlagerung der laminar-turbulenten Transition betrug im Vergleich zum unbeeinflussten Referenzfall bis zu 7,1 TS Wellenlängen bzw. 58mm.

Sprache	deutsch
Einbandart	gebunden
Themenwelt	Technik ► Luft- / Raumfahrttechnik
Schlagworte	Hardcover, Softcover / Technik/Luftfahrttechnik, Raumfahrttechnik
ISBN-10	3-86664-546-5 / 3866645465
ISBN-13	978-3-86664-546-2 / 9783866645462
Zustand	Neuware