Studie zur Anordnung der Absaugung bei stossinduzierter Abloesung einer Hyperschall-Grenzschicht.

Abstract

Stossinduzierte Abloesungen der Grenzschicht sind von erheblichem Einfluss auf den Wirkungsgrad eines Hyperschall- Einlaufsystems. Ziel dieser Arbeit ist, eine guenstige Position der Absaugung zur Verringerung solcher stossinduzierter Abloesungen einer Hyperschall-Grenzschicht aufzufinden. Zunaechst wird hierzu ein analytisches Modell zur Vorhersage des abgesaugten Massenstroms entwickelt. In Experimenten im Hyperschall-Windkanal H2K der DLR in Koeln-Porz wird ein Plattenmodell mit ebenem Absaugespalt bei einer Machzahl von 6 untersucht. Weiterhin werden numerische Stroemungssimulationen mit Hilfe eines 2D-Navier-Stokes-Finite-Elemente-Verfahrens durchgefuehrt. Uebereinstimmend zeigen sowohl die experimentellen Ergebnisse als auch die analytischen und numerischen Rechnungen, dass eine Absaugung unmittelbar hinter dem Stossauftreffort die Abloeseblase am wirkungsvollsten reduziert. Im Experiment wird demonstriert, dass sich mit einer guenstigen Lage der Absaugung bei Stoss-Grenzschicht-Wechselwirkung auftretende Goertler-Wirbel und die damit verbundenen hohen Wandwaermelasten deutlich reduzieren lassen. Mit Hilfe der numerischen Simulation werden Modifikationen am experimentellen Modell ueberprueft. Damit bildet die vorliegende Studie eine Basis fuer weiterfuehrende Untersuchungen und liefert darueber hinaus Entscheidungshilfen fuer die Positionierung einer Grenzschichtabsaugung in Hyperschall-Einlaufsystemen.