Reduzierung stoßinduzierter Grenzschichtablösung in Hyperschall-Einläufen

Kurzfassung

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den Wirkungsgrad von Hyperschall-Einlaufsystemen zu verbessern. In solchen Einläufen stellen Stoß/Grenzschicht-Interaktionen ein dominierendes Strömungsphänomen dar. Daher werden Maßnahmen zur Beeinflussung dieser Wechselwirkungen untersucht, wobei speziell eine Reduzierung von stoßinduzierten Grenzschichtablösungen angestrebt wird. Aufgrund der sehr komplexen Strömung in Hyperschall-Einläufen werden zunächst grundlegende Untersuchungen verschiedener Beeinflussungsmechanismen, wie z.B. Grenzschichtabsaugung, mit Hilfe von Prinzipmodellen durchgeführt. Diese Modelle werden zunächst mit einfachen analytischen Verfahren vorausgelegt und anschließend mit Hilfe von numerischen Strömungssimulationen optimiert. In Windkanalversuchen erfolgt eine detaillierte Studie der Einflußgrößen für bestimmte Beeinflussungsmechanismen, wobei letztendlich günstige Parameter im Hinblick auf deren Einsatz in einem Hyperschall-Einlauf ausgewählt werden können. Abschließend erfolgt hier beispielhaft die Implementierung einer Grenzschichtabsaugung in ein Einlaufmodell, an dem mit Hilfe von numerischen Simulationen sowie Windkanalexperimenten eine Wirkungsgradverbesserung nachgewiesen wird. Die erarbeiteten Ergebnisse stellen somit eine Basis für die optimierte Auslegung von Hyperschall-Einlaufsystemen dar.