Dynamik und Wechselwirkung von Stoßoszillation und Strömungsablösung bei transsonischer Profilumströmung

• Antragsteller: Dr. Sven Scharnowski
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 535550047

Stoßinduziertes Buffet stellt eine Strömungsinstabilität dar, die bei transsonisch umströmten Bauteilen starke periodische Druckschwankungen und folglich Wechsellasten verursacht und dadurch den Einsatzbereich maßgeblich begrenzt. Für die effiziente Nutzung und die Festlegung eines sicheren Nutzungsbereiches ist es erforderlich, vorhersagen zu können, bei welchen Strömungsbedingungen es zum stoßinduzierten Buffet und damit einhergehenden strukturellen Wechselwirkungen kommt. Im hier beantragten Forschungsprojektes soll die transsonische Umströmung verschiedener Flügelprofile experimentell untersucht werden, um die Ursache und die Dynamik dieser Strömungsinstabilität physikalisch zu verstehen. Hierzu sind Experimente am Trisonischen Windkanal München (TWM) mit modernsten optischen Strömungsmessmethoden geplant. Durch deren Einsatz kann die Dichteänderung, der Oberflächendruck sowie das Geschwindigkeitsfeld mit hoher Zeitauflösung bestimmt werden. Dadurch ist es möglich, den Zusammenhang zwischen dem Grenzschichtzustand (insbesondere der Strömungsablösung) und der Stoßlage systematisch zu untersuchen. Darüber hinaus soll die Ausbreitungsgeschwindigkeit akustischer Wellen und die Konvektionsgeschwindigkeit kohärenter Strukturen in der abgelösten Grenzschicht bestimmt werden, um vorhandene Vorhersagemodelle für die Buffet-Frequenz zu überprüfen und ggf. anzupassen. Neben der Modellgeometrie sollen auch der Anstellwinkel und die Machzahl variiert werden, um physikalische Modelle für das Auftreten von Buffet sowie dessen Dynamik ableiten und überprüfen zu können. Um die bestmögliche Qualität der experimentellen Ergebnisse sicherzustellen, werden die Windkanalversuche von Optimierungen und Weiterentwicklungen der Mess- und Auswertemethoden begleitet. Es wird erwartet, dass dieses Forschungsprojekt einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der dem Buffet zugrundeliegenden Zusammenhänge, sowie deren Auswirkung auf Frequenz und Amplitude, leisten kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen