Einfluss der Prandt-Zahl auf den konvektiven Wärmeübergang von frei rotierenden Scheiben

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Stefan aus der Wiesche
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik ; Technische Thermodynamik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 217145824

Der konvektive Wärmeübergang bei frei rotierenden Scheiben, die einer äußeren Anströmung ausgesetzt sind, wird von der Wechselwirkung zwischen der aufgeprägten Grundströmung und der rotierenden Grenzschicht an der Scheibenoberfläche bestimmt. Bislang wurden in der Literatur nur die beiden Grenzfälle einer senkrecht angeströmten, rotierenden Scheibe sowie einer parallel angeströmten Scheibe eingehend untersucht. Während der erste Fall durch eine axialsymmetrische Staupunktströmung gekennzeichnet ist, findet man für den Fall der endlich dicken Scheibe in paralleler Anströmung als bestimmende Phänomene eine Strömungsablösung an der Kante und ein Wiederanlegen einer turbulenten Grenzschicht. Es gibt bislang noch keine systematische Untersuchung zu den Strömungs- und Wärmeübergangsverhältnissen von frei rotierenden Scheiben, die unter beliebigen Anstellwinkeln angeströmt werden. Da beide Grenzfälle durch jeweils unterschiedliche Grundströmungen bzw. Phänomene bestimmt werden, die sich nicht stetig ineinander überführen lassen, liegt somit für einen dazwischen liegenden Anstellwinkel eine komplexe, dreidimensionale Situation für den konvektiven Wärmeübergang vor. Im beantragten Projekt sollen die bisherigen experimentellen und theoretischen Untersuchungen auf beliebige Anstellwinkel erweitert werden, um systematisch den resultierenden konvektiven Wärmeübergang für alle Anströmwinkel zu bestimmen. Ziel ist die Formulierung geeigneter Korrelationen für den konvektiven Wärmeübergang von beliebig angeströmten frei rotierenden Scheiben. Technische Anwendungsfälle hierfür sind im Turbomaschinenbau sowie bei Scheibenbremsen zu finden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Institution: Technische Universität Hamburg ; Institut für Fluiddynamik und Schiffstheorie
• Beteiligte Person: Dr.-Ing. Igor Shevchuk