Vorstudien zur DNS einer transitionellen Plattengrenzschicht mit schräg einfallendem Verdichtungsstoß mittels NSMB

Abstract

In Einläufen von Staustrahltriebwerken oder an Steuerflächen von Überschallflugkörpern kön-nen komplexe Stoß-Grenzschicht-Wechselwirkungen (SGWW) auftreten, welche die weitere Entwicklung der Strömung maßgeblich beeinflussen. Insbesondere bei transitionellen Grenz-schichten führen SGWW zu einer deutlichen Intensivierung der transitionsbedingten Wärme-lasten gegenüber einer Grenzschichtströmung ohne Verdichtungsstoß. Dieser Effekt ist nicht vernachlässigbar und ist etwa bei der thermischen Auslegung des Fluggeräts zu berücksichti-gen. Lunte und Schülein haben zuletzt umfangreiche Windkanalexperimente zu diesem Thema für eine transitionelle Plattengrenzschicht bei Mach 6 durchgeführt [1]. Mittels direkter Numeri-scher Simulation (DNS) soll das Experiment aus [1] nachgebildet werden. Mithilfe der numeri-schen Datensätze soll ein besseres physikalisches Verständnis über die Erhöhung der Wand-wärmeströme in transitionellen SGWW erlangt werden. Hierzu muss zunächst nachgewiesen werden, dass die Strömung in der DNS mit der des Experiments übereinstimmt. Dies gilt auch für die Referenzströmung ohne Einwirkung des Verdichtungsstoßes. Im Rahmen der vorlie-genden Arbeit werden die hierfür notwendigen Schritte erörtert und die beim Aufbau der Simu-lation aufgetretenen Schwierigkeiten behandelt. [1] Lunte, J. und Schülein, E. (2019). Heat transfer amplifications in transitional shock-wave/boundary-layer interactions, AIAA 2019-3440. AIAA Aviation 2019 Forum. https://doi.org/10.2514/6.2019-3440