Experimentelle und numerische Untersuchung eines spaltlosen Hochauftriebssystems mit Zirkulationskontrolle

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Wird Druckluft stromauf einer ausgeschlagenen Klappe tangential zur Oberfläche aus einem Spalt ausgeblasen, kann die Strömung auf der Klappenoberseite große positive Druckgradienten ertragen ohne abzulösen. Dieser physikalische Effekt kann genutzt werden, um spaltlose Hochauftriebssysteme mit aktiver Strömungskontrolle zu entwerfen, welche unter Verwendung kleiner Impulsbeiwerte für den Ausblasestrahl große Auftriebsbeiwerte erzielen. Um die Umströmung eines Profils mit Zirkulationskontrolle im Windkanal zu untersuchen, wurde auf der Grundlage von numerischen Simulationen ein Rechteckflügel mit einem Seitenverhältnis von ? = 4, 3 entworfen und gefertigt. Mit Hilfe von Druckmessungen und der mikroskopischen Particle Image Velocimetry wurde das Strömungsfeld um den Rechteckflügel mit aktiver Strömungskontrolle im Modell-Unterschallwindkanal Braunschweig für verschiedene Anstellwinkel und Impulsbeiwerte der Ausblasung untersucht. Die Experimente wurden bei einer Reynoldszahl von Re =1· 10 6 und einer Machzahl von Ma =0, 15 durchgeführt. Um die Geschwindigkeiten und Reynoldsspannungen auch im Strahl messen zu können, wurden der Druckluft Impfpartikel beigemischt. Des Weiteren wurden zwei- und dreidimensionale Simulationen der Umströmung des Windkanalmodells mit dem Strömungslöser DLR-TAU durchgeführt, wobei auch die viskose Strömung an den Wänden der Messstrecke simuliert wurde. Die Ergebnisse der numerischen Simulationen mit verschiedenen Turbulenzmodellen wurden mit den experimentellen Daten verglichen, um die Leistungsfähigkeit des verwendeten Strömungslösers in Bezug auf die Simulation der Umströmung von Profilen mit Zirkulationskontrolle zu untersuchen. Hierbei ist eine gute Übereinstimmung von experimentellen und numerischen Ergebnissen gefunden worden.