Niedergeschwindigkeitswindkanal
Final Report Abstract
Der im Rahmen des Förderprogramms beschaffte kontinuierlich betriebene Unterschallwindkanal mit Temperaturkompensation wurde in den ersten drei Jahren seiner Nutzungszeit in erster Linie im Kontext DFG-geförderter Projekte eingesetzt. Als Teil des Schwerpunktprogramms SPP 1207 „Nature inspired fluid mechanics“ wurden im Projekt „From owl flight to future wing design“ umfangreiche experimentelle Untersuchungen durchgeführt, um die physikalischen Mechanismen zu analysieren, welche dem leisen und widerstandsarmen Flug der Schleiereule zugrunde liegen. Ziel war es, diese Erkenntnisse über die spezifischen Anpassungen des Eulenflügels für das Design zukünftiger Tragflügel zu nutzen. Auf der Basis von Kraftmessungen und Geschwindigkeitsmessungen mit Hilfe der Highspeed Stereo Particle-Image Velocimetry (PIV) an natürlichen und technisch nachgebildeten Eulenflügeln konnte gezeigt werden, dass Hakenkamm, samtene Oberfläche und Flügelgrundriss einen signifikanten Einfluss auf den laminar-turbulenten Umschlag einerseits und die Ausbildung der Ablöseblase auf der Saugseite des Profils andererseits besitzen. Die experimentelle Untersuchungen im Rahmen der Forschergruppe 1779 „Aktive Widerstandsreduktion durch wellenförmige Oberflächenoszillation“ zielen darauf ab, das widerstandsreduzierende Potential von strukturierten und unstrukturierten und mit spannweitig laufenden Transversalwellen aktuierten Oberflächen zu analysieren. Die Messungen des Teilprojekts TP1 „Experimentelle Analyse des Reibungswiderstandes oberhalb bewegter Oberflächen“ dieser Forschergruppe wurden an verschiedenen Niedergeschwindigkeitswindkanälen des Aerodynamischen Instituts durchgeführt. Die Messungen mit der Hitzdrahtanemometrie, der Particle-Tracking Velocimetry und der Particle-Image Velocimetry ergaben, dass die gleichzeitige aktive und passive Strömungskontrolle eine deutliches Potential zur Widerstandsreduktion besitzt, welches in Kombination deutlich über das Potential der Einzelmechanismen hinausgeht. Das Projekt „Zeitlich und räumlich hochauflösende Wandschubspannungsmessungen mit dem Micro-Pillar-Shear-Stress-Sensor (MPS³) in Grenzschichten großer Reynoldszahl mit und ohne Druckgradient“ hat zum Ziel, ein Messsystem zu entwickeln, das in der Lage ist, die Wandschubspannungsverteilung quantitativ, flächig und zeitlich hoch aufgelöst zu bestimmen. Die aktuell laufenden Arbeiten zielen darauf ab, den Micro-Pillar-Shear-Stress-Sensor MPS³ zur Messung der räumlichen und zeitlichen Wandschubspannungsverteilung in technisch relevanten Reynoldszahlbereichen weiter zu entwickeln.
Publications
- “Improvement of the measurement range of the micro-pillar shear-stress sensor mps”. AIAA paper 2012-3011,2012
Nottebrock, B.; Klaas, M., Schröder, W.
- “High-speed PIV measurements of the near-wall flow field over artificial surface structures”. Experiments in Fluids, Vol. 54, 1472, 2013
Winzen, A., Klaas, M., Schröder, W.
- “Measurement of turbulent wall shear-stress using micro-pillars”. Measurement Science and Technology, Vol. 24, 124002, 2013
Gnanamanickam, E. P.; Nottebrock, B.; Große, S.; Sullivan, J. P., Schröder, W.
- “Time-resolved PIV and force measurements of wing models with artificial surface structures“. AIAA Paper 2013-2532, 2013
Winzen, A., Klaas, M., Schröder, W.
- “Experimental analysis of the near-wall flow structure over moving surfaces“. 4th International Conference on Experimental Fluid Mechanics (ICEFM2014), Beijing, China, 2014
Jessen, W., Li, W., Roggenkamp. D., Klaas, M., and Schröder, W.
- “High-Speed Particle Image Velocimetry and Force Measurements of Bio-Inspired Surfaces". Journal of Aircraft, 2014
Winzen, A., Klaas, M., Schröder, W.
(See online at https://doi.org/10.2514/1.C032742) - “Particle-image velocimetry and force measurements of leading-edge serrations on owl-based wing models”. Journal of Bionic Engineering, Vol. 11, No. 3, pp. 423 - 438, 2014
Winzen, A., Klän, S., Roidl, B., Klaas, M., Schröder, W.
(See online at https://doi.org/10.1016/S1672-6529(14)60055-X)
