Einfluß der äußeren Strömungsbedingungen auf den Transitionsprozeß einer dreidimensionalen Grenzschicht

Abstract

Der laminar-turbulente Übergang durch Querströmungsinstabilität wird in einer inkompressiblen, beschleunigten 3-d Grenzschicht experimentell untersucht. Da die beobachtete Instabilitätsentwicklung wesentlich von den äußeren Strömungsbedingungen abhängt, muß zuerst die Gültigkeit der zum Vergleich herangezogenen, primären, linearen und lokalen Stabilitätstheorie in bezug auf instationäre Störwellen überprüft werden. Die mit der Oberflächenheißfilmtechnik ermittelten Ausbreitungsrichtungen und Phasengeschwindigkeiten stimmen dabei im Gegensatz zu den Gruppengeschwindigkeiten sehr gut mit der Theorie überein. Dann wird der Einfluß von Turbulenzgrad, Schall, Variationen der mittleren Wirbelstärke in der Anströmung und Oberflächenrauhigkeiten auf die Instabilitätsentwicklung untersucht. Es zeigt sich, daß Anströmturbulenz die Initialisierung laufender Störwellen bestimmt,während kleinste 3-d Rauhigkeiten die Entwicklung stationärer Längswirbel fördern. Die von der linearen Theorie nicht erfaßbare Abhängigkeit der Transitions-Reynoldszahlen bzw. N-Faktoren von verschiedenen äußeren Strömungsbedingungen wird diskutiert. Danach finden sich maximale N-Faktoren nicht wie in 2-d Grenzschichten für Tu - 0, sondern bei etwas größeren Turbulenzgraden.