Experimental Evaluation of Prediction Models for Coherence Length and Phase Velocity of Pressure Fluctuations at Flight Conditions

Kurzfassung

In dieser Arbeit werden Messdaten aus Flug- und Windkanaltests ausgewertet, um die Eignung von Modellen für Kohärenzlänge und Phasengeschwindigkeit im Gebrauch bei flugtestähnlichen Bedingungen zu überprüfen. Hierfür wurden zunächst die Messbedingungen bei den Experimenten für die Erstellung der empirischen Modelle evaluiert. Zur Validierung und Anpassung der Kohärenzlängenmodelle wurden Flugversuche an einem repräsentativen Mittelstreckenflugzeug durchgeführt. Für die Evaluierung und Anpassung der Phasengeschwindigkeitsmodelle wurden hochgeschwindigkeits-Windkanaldaten herangezogen, bei denen die Ausrichtung der Sensoren zur Strömung bekannt war. Die Herausforderung bei der Datenverarbeitung lag in der Präsenz von unbekannten oder dominanten und störenden Parametern. In den experimentellen Flugtestdaten zeigte sich eine lokale Abweichung der Strömungsrichtung von der Rumpfausrichtung. Während bei vorhergehenden Untersuchungen anderer Autoren für die Bestimmung dieser Abweichung noch zusätzliche experimentelle Maßnahmen erforderlich waren, konnte dieser Parameter nun aufgrund der zweidimensionalen Sensorverteilung direkt aus den Messdaten bestimmt werden. Beim Vergleich früherer Modelle mit den aktuellen Daten zeigte sich eine bessere Übereinstimmung derjenigen Modelle mit bekannter oder bestimmter Strömungsrichtung. Bei der Auswertung von Windkanaldaten zur Bestimmung der Phasengeschwindigkeiten zeigten sich dominante Kanalhintergrundgeräusche, welche die interessierenden turbulenten Druckschwankungen im Wellenzahlbereich bei niedrigen überdeckten. Unter Zuhilfenahme einer eigens modifizierten Version des CLEAN-SC-Algorithmus konnte der Dynamikbereich der Auswertung deutlich erhöht und die interessierenden Effekte im Wellenzahlspektrum freigelegt werden. Zur Validierung der Methode wurden DNS-Daten zur gleichen Auswertung herangezogen. Ein Vorhersagemodell im Speziellen war geeignet die experimentellen Daten zu beschreiben.