Numerische Untersuchungen zur selektiven Detektion charakteristischer Strömungsfeldmuster in einer turbulenten Grenzschichtströmung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im vorliegenden Projekt wurden steife, sehr feine Biegebalken betrachtet, die von einer Wand in die Strömung ragen und als Wandsensoren agieren. Das Messprinzip basiert auf dem Strömungswiderstand dieser Fasern, der sich in einem aus einer Direkten Numerischen Simulation bekannten Strömungsfeld leicht numerisch abschätzen lässt. Im Ergebnis wurde festgestellt, dass das Biegemoment der Sensoren an der Wand besser als Messsignal geeignet ist als die Auslenkung der Sensorspitzen. Durch Vergleich mit dem momentanen Strömungsfeld in unterschiedlichen Wandabständen wurden der Wandabstand maximaler Korrelation mit dem Messsignal und die zugehörigen Eichkurven bestimmt, mit denen man aus den Wandbiegemomenten beide Komponenten der wandparallelen Geschwindigkeit bestimmen kann. Durch Variation der Sensorlänge kann man in unterschiedlich weit von der Wand entfernte Bereiche vordringen. Da die Sensordaten simultane Strömungszustände in wandparallelen Ebenen erfassen, konnten beispielhaft Strömungsfeldstrukturen wie High- und Low-Speed-Streaks sowie unterschiedliche Q- Events detektiert werden. Letzere erlauben sogar Rückschlüsse auf lokale Wirbel. Als Alternative zu Opposition-Control (OC) wurde ein künstliches neuronales Netz (KNN) mit Deep-Reinforcement Learning in einer periodischen Kanalströmung ausprobiert. Die aus Voruntersuchungen übernommenen Ansätze und Parameter haben jedoch zu keinem erfolgreichen Ergebnis geführt. Anschließend wurde untersucht, ob aus den aus den Wandsensorsignalen bestimmten wandparallelen Geschwindigkeitskomponenten auch die wandnormale Komponente für weiterführende Versuche mit OC bestimmt werden kann. Dies erscheint durchführbar.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Numerische Untersuchung von Fasersensoren zum Einsatz in einer turbulenten Plattengrenzschicht, Institut fuer Aerodynamik und Gasdynamik
Sonnert, H. M.
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Untersuchung der aktiven Beeinflussung einer turbulenten Kanalströmung mittels Reinforcement-Learning, Institut für Aerodynamik und Gasdynamik
Polzer, L.
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Numerical Investigation for the Determination of Wall-Normal Velocity Components Using Fibre Sensors in a Turbulent Wall-Bounded Flow. Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design, 581-590. Springer Nature Switzerland.
Bagdenand, Lisa; Wenzel, Christoph & Rist, Ulrich
