Schulze, S: Experimentelle Untersuchungen zur Wirbeldynamik

Zur Charakterisierung der Topologie und des dynamischen Verhaltens der abgelösten Strömung in einem Triebwerkseinlauf wurden generische Experimente an einer Durchflussgondel in einem Niedergeschwindigkeitswindkanal der Universität der Bundeswehr in München mit klassischen und zeitauflösenden Messtechniken durchgeführt.Basierend auf numerischen Untersuchungen an einem Referenztriebwerk wurde erfolgreich eine rotationssymmetrische Durchflussgondel entwickelt, deren Grenzschichtverhalten unter Windkanalbedingungen die Strömung in einem Triebwerk mit realistischem Massenstrom und integriertem Fan abbildet. Der experimentelle Aufbau ist sorgfältig in Hinblick auf Strömungsqualität und Windkanalkorrekturen analysiert worden, und leichte Abweichungen der Istkontur des Windkanalmodells vom Sollwert konnten als unkritisch für die untersuchten Strömungszustände eingeordnet werden. Die Einleitung der Transition erfolgte in den Experimenten über statisches, wandnormales Ausblasen, um so einen reproduzierbaren Strömungszustand zu gewährleisten.Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass der überzogene Einlauf durch eine turbulente Ablöseblase an der unteren Einlauflippe charakterisiert wird. Ölanstrichbilder weisen in ihren Wandstromlinienverläufen ein Eulenaugenpaar auf, dessen Größe mit dem Anstellwinkel wächst. Druck- und PIV-Messungen in der Symmetrieebene der Durchflussgondel erlauben Aussagen über Größe und Wachstum der Ablöseblase mit dem Anstellwinkel und stehen in gutem Einklang mit der volumetrischen Darstellung der Ablöseblase aus tomographischen PIV-Messungen. Das aus den komplementären Messungen abgeleitete Modell der Strömungstopologie stimmt mit bisherigen Erkenntnissen in der Literatur gut überein.Die Dynamik des stochastischen Wirbelabwerfens im Einlauf konnte bei hohen Reynoldszahlen von 1.34×10 6