Anwendung reibungsmindernder Strömungskontrolle auf Tragflügeln
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Friedrich und Elisabeth Boysen-Stiftung (BOY164)
Tragflügel von Flugzeugen erzeugen einen Widerstand in turbulenten Strömungen. Eine Minderung dieses Widerstandes kann zu signifikanten Energieeinsparungen sowie ökologischen und wirtschaftlichen Vorteilen führen. Dazu werden im Projekt verschiedene Profilformen in kompressibler Strömung untersucht, um eine für die kommerzielle Luftfahrt relevante Vorhersage machen zu können.
Das wissenschaftliche Ziel des Projektes ist es die Widerstandreduzierung durch aktive Strömungskontrolle mittels homogenen Ausblasens bzw. Absaugens zu bestimmen. In normaler Richtung zur Oberfläche wird eine Volumenstrom erzeugt, welche einen Einfluss auf die Bildung der Grenzschicht und so auch den erzeugten Widerstand hat. Dazu werden numerische Simulationen in einer kompressiblen Strömung mit SU2 durchgeführt und ausgewertet. In einer Parameterstudie werden Anstellwinkel, Reynoldszahl, Machzahl, Kontrollgeschwindigkeit und -konfiguration variiert, um vielversprechende Konfigurationen zu bestimmen. Der Fokus liegt dabei auf dem subsonischen sowie auf dem transonischen Bereich. Im transonischen Bereich wird zusätzlich die Auswirkung der Strömungskontrolle auf die Intensität und Position der Stoßwelle untersucht, um so eine Erhöhung des Auftriebs und der Effizienz zu erreichen. Im nächsten Schritt wird die Strömungskontrolle inhomogen, sodass auf einer Seite des Tragflügels zeitgleich ausgeblasen und abgesaugt werden kann. In Zusammenarbeit mit der KTH Stockholm soll mit Hilfe eines Bayesian Optimierers die vielversprechendste Konfiguration bestimmt werden.