Transitionsuntersuchungen in hypersonischen Grenzschichten mit laserinduzierten Störungen

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In dieser Arbeit wird der Effekt optischer Beeinflussungstechnik auf eine hypersonische Kegel-Grenzschicht untersucht. Insbesondere wird gezeigt, dass sich als Folge der Beeinflussung Instabilitätswellen entwickeln, und dass deren Verhalten mit theoretischen Vorhersagen sowie mit Daten aus der Literatur übereinstimmt. In einer kurzen Einführung wird auf die bekannten Grundlagen der Grenzschichttransition unter den hier relevanten Strömungsbedingungen und auf Schwierigkeiten bei der Durchführung von Stabilitätsexperimenten in Hyperschall-Versuchsanlagen hingewiesen. Der folgende Teil der Arbeit ist zweigeteilt. Im ersten Teil wird zunächst auf Experimente unter unkontrollierten Bedingungen eingegangen. Anschließend werden Ergebnisse mit künstlicher Anregung vorgestellt und die Entstehung der Wellen und ihr Verhalten diskutiert. Zudem wird ein Vergleich zu den Wellen gegeben, die von stochastischen Störungen der Zuströmung ausgelöst werden. Zu ausgewählten Experimenten wurden auch numerische Simulationen durchgeführt, die im zweiten Teil vorgestellt werden. Diese Ergebnisse stellen eine Ergänzung der experimentellen Arbeiten dar, indem sie durch Kenntnisse des gesamten Strömungsfeldes eine weitergehende Interpretation ermöglichen. Ferner wird es durch die Simulationen möglich, die Sensitivitäten verschiedener Parameter abzuschätzen und experimentell nur schwierig zugängliche Parameter zu variieren.