Numerische Stabilitätsuntersuchung des Nachlaufs einer diskreten Rauigkeit auf einer Wiedereintrittskapsel

Abstract

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit steht die Untersuchung der Auswirkung eines positiven Druckgradienten auf den Nachlauf eines einzelnen zylindrischen Rauigkeitselementes auf einer Wiedereintrittskapsel im Mittelpunkt. Hierfür wird zunächst auf vorangegangene Arbeiten zum Thema der Transition hinter Rauigkeitselementen eingegangen. Im Anschluss an eine Übersicht der methodischen Grundlagen werden die Überlegungen vorgestellt, die zur Modifikation eines Netzerstellungsskriptes für das Programm MegaCads notwendig sind, welches für vorangegangene Untersuchungen der Apollo-Kapsel genutzt wurde. Als Dirichlet-Randbedingungen für das erzeugte reduzierte Rechengebiet werden die Strömungsdaten der gesamten Geometrie mit glatter Oberfläche verwendet, welche ebenfalls im Rahmen einer Masterarbeit am DLR erzeugt wurden. Die geometrischen Verhältnisse des betrachteten Rauigkeitselementes werden ebenfalls früheren Arbeiten entnommen, um eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten. Die mit dem Finite-Volumen-Programm FLOWer berechneten, laminaren Strömungsdaten für den Nachlauf der Rauigkeit, werden mithilfe eines am DLR erstellten Programms auf Instabilitäten untersucht und die resultierenden Ergebnisse mit jenen der Literatur verglichen. Hierbei zeigen sich für die Strömung mit positivem Druckgradienten höhere maximale N-Faktoren und größere Anfachungslängen, als für einen negativen Druckgradienten.