Strömungsinduzierte Schwingungen

Abstract

Berichtet wird über ausgewählte Experimente zum Thema “Strömungsinduzierte Schwingungen“, die als Musterbeispiele für nichtlineares Verhalten angesehen werden können. Die Ursache der nichtlinearen Effekte sind insbesondere Strömungsablösung und im transsonischen Bereich deren Wechselwirkung mit Verdichtungsstößen. Die Experimente wurden bewusst so angelegt, dass sie einerseits das physikalische Verständnis verbessern und andererseits als Testfälle für numerische Simulationen dienen können. Die Beispiele reichen von einem elastisch aufgehängten Tacoma-Profil im Niedergeschwindigkeitsbereich über Flatterexperimente mit generischen Flügeln (2D/3D) im transsonischen Bereich bis hin zu stumpfen Körpern, die im Hinblick auf Reynolds-Zahl-Effekte untersucht wurden. Verschiedene Erscheinungsformen von Grenzzyklen, die aus dem Wechselspiel zwischen Strömung und Struktur entstehen, wurden beobachtet. Die Eigenschaften und die Möglichkeiten diese durch ein einfaches Regelsystem zu beeinflussen, werden beschrieben. Als Schlüsselergebnis aus dem Projekt „AEROSTABIL“ wird ein Film über „Flatterschwingungen (Grenzzyklen) eines realitätsnahen Pfeilflügels in transsonischer Strömung“ gezeigt und interpretiert. Über Versuche mehrerer Forschergruppen Testfälle aus unseren Experimenten numerisch zu simulieren wird berichtet und die dabei auftretenden Diskrepanzen werden diskutiert. Zur Veranschaulichung der Phänomene werden einfache Demonstrationsexperimente vorgeführt.