R.M. Buffo, R. Hörnschemeyer, R. Henke

Der Aufrollvorgang von Flügelrandwirbeln ist geprägt durch eine Kopplung von tangentialen und axialen Geschwindigkeitskomponenten. Die sich im Zuge der Umlagerung der Scherschichten vergrößernde Zirkulation der Randwirbel führt zu einem radialen Druckgradienten im Wirbel, der wiederum einen Druckgradienten entlang der Wirbelachse hervorruft. Bei genügend großem Auftrieb und geringen allgemeinen Verlusten kann dies während des Aufrollens zu einer Beschleunigung der Strömung, einem sogenannten "jet", führen. Bei geringerem Auftrieb und hinzukommenden größeren Verlusten tritt insgesamt eine verlangsamte Geschwindigkeit, ein sogenannter "wake", auf. In dieser Arbeit werden diejenigen Einflüsse beleuchtet, die von der Flügelspitzengeometrie ausgehen. Je nach Form können unterschiedlich starke axiale Geschwindigkeitskomponenten erzeugt werden. Dazu werden Messungen mit der stereographischen Particle Image Velocimetry (3C-PIV) in einem Wasserumlaufkanal vorgestellt. Es wird ein rechteckiges Flügelhalbmodell mit Clark-Y-Profil und einer Flügeltiefe von c = 80 mm bei einer Streckung von [Lamda] = 5 für die Anstellwinkel [alpha] = {5°, 7°, 10°} in 7 Schnitten von x/c = 0,25 bis 9,5 hinter dem Flügel vermessen. Die auf die Flügeltiefe bezogene Reynoldszahl beträgt Re c = 200000. Die Tragflügelspitzen (Tfs) sind zum einen gut gerundet und zum anderen flach endend ausgeführt. Durch die Zunahme der mit steigendem Anstellwinkel maximalen Axialgeschwindigkeit im flügelnahen Bereich bestätigt sich die Abhängigkeit von der Zirkulation. Die runde Tragflügelspitzengeometrie erzeugt im Allgemeinen einen Wirbel mit kleinerem Durchmesser und höherer Tangential- und Axialgeschwindigkeit. Die Ergebnisse zeigen, dass sich für beide Geometrien vier Pole um den Kern ausbilden, von denen jeweils zwei durch eine Über- und zwei durch eine Untergeschwindigkeit charakterisiert sind. Es handelt sich also hier nicht um eine homogen verteilte Struktur wie etwa eine gaußsche Verteilung mit nur einem Pol. Visualisierungsaufnahmen legen nahe, dass die Form der Tragflügelspitzengeometrie und das damit in Zusammenhang stehende Maß an Dissipation für die Ausprägung der Axialgeschwindigkeit verantwortlich sind.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2010

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 9 Seiten

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress Tagungsband - Manuskripte, 2010, 2010, ; S.11-19; 2010; Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn

NA

Bestellbar

2010