Grundlagenuntersuchungen zur Strömungsbeeinflussung mit Plasma-Aktuatoren

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Cameron Tropea
• Subject Area: Fluid Mechanics
• Term: from 2006 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 26027687

Aktuelle Forschungen beschäftigen sich mit der Beeinflussung von Grenzschichten mit dem Ziel der Laminarhaltung, der Laminarisierung und auch mit der Erzeugung von Turbulenz. Verschiedene Verfahren, wie Ausblasung oder Absaugung werden zu diesen Zwecken eingesetzt. Ein neues und bisher weitestgehend unbekanntes Mittel zur Grenzschichtbeeinflussung ist der Plasmaaktuator. Er erzeugt dicht an der Oberfläche mit Hilfe elektrischer Energie eine tangential gerichtete Volumenkraft. Ohne äußere Strömung reicht diese Kraft aus, um mit aus der Umgebung angesaugter Luft einen etwa 1m/s schnellen Wandstrahl zu erzeugen. Diese Volumenkraft kann zur Turbulenzerzeugung, zur Veränderung von Grenzschichtprofilen oder begrenzt auch als Antrieb genutzt werden. Zahlreiche experimentelle und theoretische Arbeiten führen weltweit die vielseitige Ersetzbarkeit der Aktuatoren vor und die Zahl der Arbeitsgruppen und Experimente nimmt stetig zu. Die Veröffentlichungen zeigen die Verwendung z.B. als Antrieb für ein Modelluftschiff, als schaltbarer Turbulenzstreifen oder zur Ablösekontrolle in Niederdruckturbinen. Das hiermit beantragte Forschungsvorhaben soll sich mit Grundlagenuntersuchungen mit Plasmaaktuatoren beschäftigen. Dabei sollen quantitative Vergleiche mit bekannten Verfahren der Grenzschichtbeeinflussung angestellt werden. Es soll eine strömungsmechanische und elektrische Leistungsoptimierung der Aktuatoren durchgeführt werden und es sollen Strömungsfelddaten für die numerische Nachbildung und für Verifikationsrechnungen numerischer Modelle der Aktuatorwirkung erzeugt und verwendet werden. Um diese Ziele zu erreichen, wird die Messstrecke des Eiffelkanals vom Fachgebiet Strömungslehre und Aerodynamik der TU Darmstadt umgebaut und anschließend mit optischen Messtechniken und mit Hitzdrahtanemometrie die Wirkung von Plasmaaktuatoren auf Grenzschichten mit Druckgradienten detailliert untersucht.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr.-Ing. Sven Grundmann