Einfluss der Reynolds-Zahl auf aerodynamische Resonanz und Shock-Buffet

Abstract

Der erste Teil des vorliegenden Berichtes beinhaltet eine detaillierte Auswertung einer bisher unveröffentlichten Messung aus dem Kryo-Rohrwindkanal Göttingen im Jahr 2005. Untersucht wurde die Abhängigkeit der Shock-Buffetfrequenz von den Eingangsparametern Reynolds-Zahl und Mach-Zahl. Der bestehende Datensatz wurde hierfür zunächst anhand von zwei unabhängigen Methoden auf Messpunkte reduziert, die das Phänomen des Shock-Buffets aufweisen. Anschließend wurden die Shock- Buffetfrequenzen ermittelt und es folgte eine qualitative Beschreibung des Druckverteilungsverhaltens für steigende Anstellwinkel bei sonst identischen Strömungsbedingungen. In Abhängigkeit von Anstellwinkel und Mach-Zahl wurde ein Bereich identifiziert in dem Shock-Buffet auftritt. Es wurden eindeutige Zusammenhänge zwischen der Shock-Buffetfrequenz und Reynolds-Zahl, Mach-Zahl und Anstellwinkel gezeigt. Der zweite Teil des Berichtes beinhaltet numerische Simulationen in stationärer sowie instationärer Strömung für das verwendete BAC 3/11 Profil. Es wurden zunächst stationär verschiedene Turbulenzmodelle und deren Auswirkung auf die Druckverteilung untersucht. Im nächsten Schritt wurden für instationäre Rechnungen verschiedene Netzfeinheiten im Hinblick auf das Konvergenzverhalten genauer betrachtet. Die Einführung eines Kostenfaktors diente hierbei zur Abschätzung des jeweiligen Rechenaufwandes. Es zeigte sich, dass eine zunehmende Netzfeinheit eine stärkere numerische Dämpfung bedingt und auf diese Weise eine Verschiebung des Buffet-Bereichs in Richtung niedrigerer Mach-Zahlen und höherer Anstellwinkel auftritt. Dieser Bericht ist im Rahmen einer Diplomarbeit an der Universität Göttingen im Studienfach Physik entstanden.