K. Hannemann, G. Brenner

Der Hochenthalpiekanal der DLR in Göttingen (HEG) [1] arbeitet nach dem von Stalker [2] entwickelten Prinzip eines "Free Piston Shock Tunnels". Mit diesem Typ von Anlage ist es möglich, den Einfluß der chemischen Reaktionen, die bei der Strömung um Fluggeräte, wie beispielsweise Hermes, während des Wiedereintritts in die Erdatmosphäre auftreten, experimentell zu untersuchen. Dabei sind die hinter der Kopfwelle auftretenden Temperaturen so groß, daß die Sauerstoff- bzw. die Stickstoffmoleküle dissoziieren. Um diesen Effekt der Dissoziation experimentell richtig simulieren zu können, muß sowohl die Totalenthalpie der Strömung wie auch das Produkt aus Anströmdichte und einer charakteristischen Länge pL ("binary scaling") im Freiflug und in der Modellströmung übereinstimmen. Bei Hochenthalpieströmungen besteht das Problem, daß eine vollständige Simulation aller eingehenden Strömungsparameter derzeit nicht möglich ist. Aus diesem Grunde behilft man sich mit der getrennten Untersuchung des Mach-, Reynoldszahl Einflusses bzw. der oben angesprochenen Auswirkungen der chemischen Reaktionen auf das Strömungsfeld [3]. Bei der Transferphilosophie, die notwendig ist, um die Windkanalergebnisse auf den Freiflug extrapolieren zu können, spielen numerische Verfahren eine große Rolle. Diese Verfahren müssen zuerst anhand von Windkanaltests verifiziert werden, bevor sie für die Berechnung der Wiedereintrittsströmung unter Freiflugbedingungen herangezogen werden können. Diese Vorgehensweise stellt an die zu verwendende Meßtechnik hohe Anforderungen. Neben Druck- und Temperaturmessungen müssen bei Hochenthalpieanlagen auch Konzentrationsmessungen der in der Strömung vorhandenen Spezies durchgeführt werden. Einen wichtigen Schritt bei der Erarbeitung der Transferphilosophie stellt die Bestimmung der Strömungsbedingungen in der Meßkammer dar. Hierfür wurde die Strömung in der HEG-Düse für den Auslegezustand (siehe [4]) mittels der 2d-numerischen Simulation bestimmt. Um erste Erkenntnisse über den Einfluß unterschiedlicher Spezieskonzentrationen in der Anströmung, bei gleichen Bedingungen im Reservoir vor der Düse, auf die Umströmung eines stumpfen Körpers zu gewinnen, wurde die reibungsfreie Strömung um einen Kreiszylinder simuliert. Unter Anwendung der pLSkalierung wurde anschließend die Strömung um dieses einfache Modell fü,r Freiflugbedingungen untersucht [5][6]. Für alle Simulationen wurde das DLR SM-TS Gleichgewichts-/Nichtgleichgewichts- Euler-/Thin Layer Navier-Stokes Verfahren NSHYP verwendet [7][8].

8. DGLR-Fach-Symposium, Köln, 1992

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 6 Seiten

DGLR-Bericht, 1992, 1992-07, Strömungen mit Ablösung; S.289-294; 1992; Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn

NA

hyperschall, aerodynamics

Bestellbar

1992