K. Thamm, R. von Soldenhoff, P. Weigmann, J. Kube, H. Lüdeke, P. Scholz

Am Niedergeschwindigkeitswindkanal Braunschweig sind Experimente an einer modular konfigurierbaren ebenen Platte hinsichtlich der künstlichen Laminarhaltung der Grenzschicht durchgeführt worden. Das Absaugen der Grenzschicht durch Plattenmodule mit einer porösen Oberfläche dämpft die Instabilitäten, welche durch ihr Anwachsen zu Transition führen. Erstmals wurden in dieser Studie zeitgleich mehrere dieser Absaugpaneele an dem ebenen Plattenmodell eingesetzt. Vorab wurde das Prinzip der sequentiellen Grenzschichtabsaugung mit der linearen Stabilitätstheorie untersucht, um die Positionen der Absaugpaneele am Modell zu definieren. Im Windkanaltest wurden Infrarotkameras zur Lokalisierung der Transitionsposition und ein Hitzdraht zur Bestimmung der Geschwindigkeit innerhalb der Grenzschicht eingesetzt. Dabei wurde das Grenzschichtverhalten bei Windgeschwindigkeiten bis zu 60 m/s, d.h. einer Modelllänge entsprechenden Reynoldszahl von 20 Millionen, untersucht. Die Ergebnisse des Experiments zeigen einen deutlichen Zuwachs der laminaren Lauflänge über dem ebenen Plattenmodell mit Erhöhung der Anzahl der Absaugpaneele. Bei einer Anströmgeschwindigkeit von 40 m/s wird die Transitionsposition von 22 % der Plattenlänge ohne aktive Grenzschichtabsaugung auf 38 % mit einem Absaugpaneel, 58 % mit zwei Absaugpaneelen und auf über 70 % mit drei Absaugpaneelen verschoben. Im Fall der dreifachen Grenzschichtabsaugung entspricht dies einer Transitionsreynoldszahl von 9,5 Millionen. Die Überführung der Transitionspositionen in einen mit der eN-Methode berechneten Verlauf des Anfachungsfaktors der primären Instabilitäten zeigt ein Abfallen des kritischen N-Faktors mit zunehmender Absaugrate. Nach einem Minimum wird ein Anstieg des kritischen N-Faktors deutlicher Erhöhung der Absaugung verzeichnet. Dieser Effekt zeigt sich unabhängig von der Position des Absaugpaneels im Plattenmodell.

At the low-speed wind tunnel in Braunschweig, experiments were carried out on a modularly configurable flat plate with regard to the artificial laminarity of the boundary layer. Suction of the boundary layer by plate modules with a porous surface dampens the instabilities that lead to transition as they grow. In this study, several of these suction panels were used simultaneously on the flat plate model for the first time. The principle of sequential boundary layer suction was first investigated using linear stability theory in order to define the positions of the suction panels on the model. In the wind tunnel test, infrared cameras were used to locate the transition position and a hot wire to determine the speed within the boundary layer. The boundary layer behavior was investigated at wind speeds of up to 60 m/s, i.e. a Reynolds number of 20 million corresponding to the model length. The results of the experiment show a significant increase in the laminar run length over the flat plate model with an increase in the number of extraction panels. At a flow velocity of 40 m/s, the transition position is shifted from 22% of the plate length without active boundary layer extraction to 38% with one extraction panel, 58% with two extraction panels and to over 70% with three extraction panels. In the case of triple boundary layer extraction, this corresponds to a transition Reynolds number of 9.5 million. The transfer of the transition positions into a curve of the amplification factor of the primary instabilities calculated using the eN method shows a drop in the critical N factor with increasing extraction rate. After a minimum, an increase in the critical N-factor is observed, resulting in a significant increase in extraction. This effect is independent of the position of the extraction panel in the plate model.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2024, Hamburg

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2024

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 7 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2412131308369.758480135604

Laminar Flow Control, Boundary Layer Suction, Laminar Boundary Layer

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Thamm, K.; von Soldenhoff, R.; et al. (2024): Experimentelle Untersuchung sequentieller Absaugung. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). urn:nbn:de:101:1-2412131308369.758480135604.

13.12.2024