Numerische Untersuchungen zur Laminarhaltung durch kontrollierte Wandschwingungen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Ulrich Rist
• Subject Area: Fluid Mechanics
• Term: from 2006 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 28136065

Ausgehend vom biologischen Vorbild der Delfinhaut, die in ganz einzigartiger Weise im Tierreich zur Laminarhaltung beiträgt, soll ein Wandfeld betrachtet werden, das kontrolliert und flächig auf die in der Strömung vorhandenen Instabilitätswellen reagiert und diese dämpft. Dadurch soll der laminar-turbulente Strömungsumschlag hinausgezögert werden. Das vorliegende Projekt ist Teil eines Paketantrags mit der TU Berlin, von der sowohl ein experimenteller als auch ein regelungstechnischer Beitrag (Prof. Nitsche mit Frau Dr. Peltzer bzw. Prof. King mit Dr. Becker) vorgelegt wird. Das vorliegende Teilprojekt trägt durch Direkte Numerische Strömungssimulation (DNS) dazu bei, detaillierte Einblicke in die Wirkungsweise passiv und aktiv gesteuerter endlicher Wandfelder zur Strömungsbeeinflussung zu erhalten. Für ein besseres Verständnis der Mechanismen und zu deren Optimierung sollen verschiedene Wechselwirkungsmodelle zwischen Wand und Strömung betrachtet werden, bis hin zum aktiven Eingriff in die Dämpfungseigenschaften der ¿Haut . Ziel ist ein aktiv geregeltes Wandfeld, das im Unterschied zur passiven nachgiebigen Wand, die dem Vorbild der Delfinhaut direkt entlehnt ist, eher an die höheren Frequenzen einer Luftströmung und wesentlich leichter an variable Einsatzbedingungen angepasst werden kann. Die numerischen Ergebnisse dienen zum Vergleich mit den parallel durchgeführten experimentellen Arbeiten der Berliner Teilprojekte. Ergebnisse der linearen Stabilitätstheorie und der direkten numerischen Simulation werden zur modellgestützten Messung, zur System Identifikation und zum Austesten von Steuerungs- und Regelungsalgorithmen bereitgestellt. In Zusammenarbeit mit den Partnern sollen Erkenntnisse für ein besseres Verständnis der Biologie gewonnen werden.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1207: Nature Inspired Fluid Mechanics