Numerische Untersuchung eines Freistrahls in einem Sondenkalibrierkanal

Kurzfassung

Die folgende Bachelorarbeit befasst sich mit der numerischen Untersuchung eines Freistrahls in einem Sondenkalibrierkanal (SKG) des Deutschen Zentrums fur Luft- und Raumfahrt (DLR) ¨ G¨ ottingen. Dabei wird untersucht, welche Auswirkungen eine neu konstruierte Positioniereinheit fur pneumatische Lanzensonden auf die Sekund ¨ ¨ arstr¨ omung in der Messkammer und auf den Freistrahl hat. Anschließend gilt es, die Eignung der Positioniereinheit fur eine Sonden- ¨ kalibrierung zu bewerten. Dafur werden verschiedene numerische Modelle erzeugt und mittels ¨ RANS-Gleichungen durch den DLR internen Str¨ omungsl¨ oser TRACE gel¨ ost. Als Referenz wird ein Modell des SKGs ohne Positioniereinheit simuliert und mit experimentellen Daten sowie der Literatur abgeglichen. Die anderen Modellvarianten beinhalten die Positioniereinheit mit und ohne Sonde sowie eine verdrehte Einstellung der Lanzensonde. Aus der Auswertung der Simulationsergebnisse geht hervor, dass der Freistrahl zwischen der Duse und dem Kollektor entlang ¨ der Strahlungsachse eine Beschleunigung erf¨ ahrt. Des Weiteren entsteht bei einer verdrehten Sonde aufgrund des asymmetrischen Aufbaus der Positioniereinheit eine unterschiedlich starke Verschiebung des Freistrahls in der Messkammer. The work, presented in this thesis, deals with the numerical investigation on an free jet within a channel for tube calibration at the Deutsches Zentrum fur Luft-und Raumfahrt (DLR) in ¨ G¨ ottingen. One aim is to study the influence of a new designed positioning unit for pneumatic probe tubes on secondary flow within that channel and on the free jet, respectively. Moreover, the suitability of that positioning unit for calibration of tubes is evaluated afterwards. To this end, various computational models are built and numerically evaluated through RANS-equations in the environment of DLR in-house solver TRACE. Hereby, solutions of numerical treatments without positioning unit as well as experimental observations and data from literature are used as appropriate reference criteria. Other models can be splitted into almost two classes. The former consider only the positioning unit itself, while latter ones taking into account also the tube with additional rotation. As a main result of the numerical investigations an acceleration of the free jet is obtained, which is located along the jet-axis in between the nozzle and collector. In addition, a deflection of the freen jet with varying magnitude is observed through experimental studies. This effect is caused by the asymmetric buildup of the positioning unit.