Strömungsbeeinflussung und -kontrolle

Im Fachgebiet "Strömungsbeeinflussung" fasst man Methoden zusammen, die dazu dienen, eine Strömung günstig zu beeinflussen. Der Übergang von klassischeren aerodynamischen Methoden - insbesondere der Formgebung - ist häufig fließend. Eine sehr wichtige Form ist die "aktive Strömungebeeinflussung", bei der die Strömung aktiv modifiziert wird. In der Regel bedeutet dies, dass zusätzliche Energiequellen (z.B. Druckluft, Kompressoren, o.ä.) genutzt werden, um die Modifikation der Strömung zu bewirken.

In der Arbeitsgruppe beschäftigen wir uns mit verschiedenen Methoden der aktiven Strömungsbeeinflussung, die dazu dienen den Widerstand zu senken, den Auftrieb und/oder den maximalen Auftrieb zu vergrößern und somit insgessamt die Effizienz zu steigern.

Modell eines Winglets mit aktiver Strömungskontrolle im Windkanal "MUB". Im Bereich zwischen dem Ende der Vorderkantenklappe und dem Beginn des Winglet-Bogens sind Reihen von fluidischen Wirbelgeneratoren eingelassen. Dort wird Luft ausgeblasen und damit die im hinteren Bereich des profiles entstehende Ablösung verhindert.
"Swept-Constant-Chord" Flügel mit aktiver Strömungskontrolle im Windkanal DNW-NWB. An diesem Modell sind verschiedene Reihen einer fluidischen Strömungskontrolle implementiert. Es kann so der maximale Auftriebsbeiwert vergrößert werden.

Zur Beeinflussung nutzen wir in den meisten Fällen fluidische Energie. Typische Beispiele sind das Ausblasen von Wandstrahlen, das Erzeugen von Längswirbeln durch fluidische Wirbelgeneratoren oder das Absaugen von laminaren oder turbulenten Grenzschichten.

DES-Simulation von VGJs
Visualisierung der Ergebnisse einer DES-Simulation von sog. "Vortex generating Jets" (VGJs) in einer turbulenten Grenzschicht.

Ausgewählte Referenzen

RADESPIEL, R., BURNAZZI, M., CASPER, M., SCHOLZ, P., Active flow control for high lift with steady blowing, The Aeronautical Journal, Vol. 120, Special Issue 1223, S. 171-200, 2016, doi:10.1017/aer.2015.7

SUN, S., EILTS, P., HAUBOLD, S., SCHOLZ, P. Active Control of Cylinder Charge Motion Using Vortex Generating Jets on Generic Intake Port Geometries, SAE Journal of Engines, Vol. 11, Nr. 4, 2018, doi: 10.4271/03-11-04-0032

SCHOLZ, P., SINGH, V.M., GEBHARDT, A., LÖFFLER, S., WEISS, J., The Efficiency of Different Flow Control Methods on a Vertical Tail, AIAA 2020-1537, AIAA Scitech 2020, 6.-10, Jan. 2020, Orlando, USA, doi: 10.2514/6.2020-1537