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Charakterisierung der turbulenten Hyperschallgrenzschicht entlang glatter und rauer Oberflächen

Dehe, Viola (2015) Charakterisierung der turbulenten Hyperschallgrenzschicht entlang glatter und rauer Oberflächen. Master's, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen.

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Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Messungen des Pitot-Drucks in der turbulenten Hyperschallgrenzschicht zweier 7°-Kegelmodelle mit glatter und technisch rauer Oberfläche an jeweils zwei Messpositionen durchgeführt. Zusätzlich wurden Infrarotaufnahmen an denselben Modellen aufgezeichnet. Anhand dieser Messungen wurde der Einfluss der Rauigkeit auf das Geschwindigkeitsprofil und die Änderung des Wandwärmestroms untersucht. Die gemessenen Geschwindigkeitsprofile der rauen Oberfläche zeigen wie erwartet eine Vergrößerung der Grenzschichtdicke und eine Verschiebung zu niedrigeren dimensionslosen Geschwindigkeiten im Vergleich zur glatten Oberfläche. Ein Anstieg des statischen und des Pitot-Drucks entlang der Lauflänge lässt dabei auf einen leichten Druckgradienten schließen. Vergleiche der Geschwindigkeitsverteilungen mit früheren Messreihen zeigen dabei gute Übereinstimmungen. Die äquivalente Sandrauigkeit der Oberfläche wurde zu einem Wert zwischen 0,5÷1 mm bestimmt, woraus ein ks/k = α = 1÷2 resultiert. Dieser Wert ist deutlich geringer als für die vorliegende technische Rauigkeit in der Literatur angegeben. Die aus verschiedenen Versuchen ermittelten Werte schwanken dabei in einem größeren Bereich. Bei rauer Oberfläche sind Erhöhungen der Schubspannung zu beobachten. Auch die gemessenen Wärmeströme an glatter Oberfläche stimmen mit den Ergebnissen vorheriger Messungen überein. Bei rauer Oberfläche tritt eine Erhöhung des Wärmestroms auf. Außerdem wurde eine bereits zuvor gemessene Vergrößerung des Wärmestroms bei steigender Auflösung beobachtet, wobei vermutet wird, dass diese bei weiterer Erhöhung der Auflösung konvergiert. Sowohl die Änderung der Schubspannung als auch des Wärmestroms sind insgesamt größer als es theoretische Korrelationen für die bestimmte Rauigkeits-Reynoldszahl vorhersagen.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/101608/
Document Type:Thesis (Master's)
Title:Charakterisierung der turbulenten Hyperschallgrenzschicht entlang glatter und rauer Oberflächen
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Dehe, ViolaRWTH AachenUNSPECIFIED
Date:December 2015
Refereed publication:No
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:125
Status:Published
Keywords:Rauigkeit, Hyperschall, turbulente Grenzschicht, Wärmestrom, Kegel
Institution:Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
Department:Aerodynamisches Institut Aachen
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Space
HGF - Program Themes:Space Transport
DLR - Research area:Raumfahrt
DLR - Program:R RP - Raumtransport
DLR - Research theme (Project):R - Raumfahrzeugsysteme - Rückkehrtechnologie
Location: Köln-Porz
Institutes and Institutions:Institute of Aerodynamics and Flow Technology > Über- und Hyperschalltechnologien
Deposited By: Neeb, Dominik
Deposited On:06 Jan 2016 14:15
Last Modified:10 May 2016 23:40

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