Numerische Untersuchung zur Grenzschichtstabilität an der Atmosphäreneintrittskapsel des Mars Science Laboratory im hypersonischen Strömungsfeld

Abstract

Die Grenzschichtstabilität der Atmosphäreneintrittskapsel des Mars Science Laboratory wird für spezifische Windkanalkonfigurationen untersucht. Nach ausführlicher Erläuterung der gasdynamischen Grundlagen der kalten Hyperschallströmung wird auf die relevanten Aspekte der Stabilitätstheorie der Grenzschichten eingegangen. Neben der Linearen Stabilitätstheorie sind auch die Parabolisierten Stabilitätsgleichungen und Ansätze zur Transitions-vorhersage Gegenstand der behandelten theoretischen Grundlagen. Im Zentrum stehen die Simulation der laminaren Grundströmungsfälle repräsentativer Windkanalkonfigurationen des Mars Science Laboratory mithilfe der DLR-eigenen Navier-Stokes-Löser TAU und FLOWer sowie die anschließende Untersuchung der Grenzschicht auf Instabilitätsindikatoren unter Verwendung des NOLOT-Codes des DLR. Die Grundströmungssimulation umfasst auch die vorangestellte numerische Modellbildung, hybride und strukturierte Netzgenerierung, laminare Grundströmungsberechnung und Diskussion der Grundströmungsergebnisse. An geeigneter Stelle wird der Vergleich von Grundströmungs- und Stabilitätsergebnissen mit numerischen und experimentellen Referenzen gezogen.