Experimentelle und numerische Untersuchungen zur Transition laminar/turbulent an einem Kapselmodell im hypersonischen Ludwieg-Rohr

• Antragsteller: Dr.-Ing. Stefan Hein; Professor Dr.-Ing. Rolf Radespiel
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 211043398

Die laminar-turbulente Transition der dreidimensionalen Grenzschicht mit Wärmeübergang an der Luvseite von stumpfen Wiedereintrittskapseln mit Anstellung im Hyperschall soll experimentell und numerisch untersucht werden. Die Entwicklung der für den laminar-turbulenten Umschlag verantwortlichen Grenzschichtinstabilitäten und nichtmodalen Störungen soll dafür eingehend charakterisiert werden. Die numerischen Simulationen basieren auf der Grundlage eines zweidimensonalen Eigenwertverfahrens und Erweiterungen zur Lösung der parabolisierten Stabilitätsgleichungen und werden auch das optimale Wachstum von nichtmodalen Störungen berücksichtigen. Die numerischen Ergebnisse sollen anhand der experimentellen Daten aus zeitlich hoch aufgelösten Druckmessungen, Wärmeübergangsmessungen und aus Hitzdrahtmessungen innerhalb der Stoßschicht der Kapsel validiert werden. Ferner werden die Störungen in der Zuströmung der Messstrecke unter Verwendung von mehreren Sondenformen und mit unterschiedlichen Sensoren systematisch vermessen. Auf dem Kapselmodell werden gezielt wohl definierte Rauigkeitselemente aufgebracht und deren Einfluss auf den Transitionsvorgang dokumentiert. Dabei handelt es sich um Einzelrauigkeiten und verteilte Rauigkeiten. Längerfristig sollen so die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Extrapolation der Transitionsanalyse auf Freiflugbedingungen geschaffen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen