Experimentelle Untersuchungen zum Strömungsfeld eines 2D Scramjet-Einlaufs bei Mach 7

Abstract

Im Rahmen des Graduiertenkollegs "Aerothermodynamische Auslegung eines Scramjet Antriebssystems für zukünftige Raumtransportsysteme" der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) wurden am Hyperschallwindkanal H2K des DLR in Köln verschiedene Messkampagnen zu 2D Einlaufuntersuchungen durchgeführt. Mit dem nach den Spezifikationen im Graduiertenkolleg neu ausgelegten Einlaufmodell (Ma = 7-8) wurden umfangreiche Untersuchungen zum Verhalten bei unterschiedlichen Absaugekonfigurationen und verschiedenen Betriebszuständen durchgeführt. Zur Simulation unterschiedlicher Betriebszustände wurden der simulierte Brennkammergegendruck und der Anstellwinkel variiert. Zudem wurde der Einlauf mit Hilfe von Druckmessungen (statische Wanddrücke und Pitotdrücke) und Schattenaufnahmen der Innenströmung untersucht. Mit Hilfe der IR-Thermographie wurde die Temperaturentwicklung der Isolatorseitenwand über der Zeit gemessen und hieraus die Wärmestromdichte bzw. die Stantonzahl berechnet. Für die Berechnung der Wärmestromdichte wurde einmal das etablierte 1D Auswerteverfahren verwendet und zum zweiten die 3D Wärmeleitungsgleichung mit Hilfe des FEM Programms ANSYS gelöst. Die Unterschiede in der Wärmestromdichteverteilung werden diskutiert.