Numerische Simulation von Hyperschallkonfigurationen mit Verbrennung in der Grenzschicht zur Widerstandsreduktion

• Applicant: Dr. Markus Trenker
• Subject Area: Fluid Mechanics
• Term: from 2002 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5384615

Für den Strömungswiderstand von Hochgeschwindigkeits-Konfigurationen ist zu einem Großteil der Reibungswiderstand an festen Wänden verantwortlich. Sowohl experimentelle als auch numerische Untersuchungen zeigen, daß für Hyperschallanwendungen dieser Anteil bis zu 50% des Gesamtwiderstandes betragen kann. Durch numerische als auch experimentelle Untersuchungen konnte gezeigt werden, daß durch eine Verbrennung in der Grenzschicht der Reibungswiderstand bis zu einer Größenordnung reduziert werden kann. Diese Ergebnisse haben große Auswirkungen auf den Entwurf von Flugkörpern für diesen Machzahlbereich, da durch den stark verminderten Strömungswiderstand die erforderliche Triebwerksgröße um ungefähr die Hälfte reduziert werden kann. Anhand von bisherigen experimentellen und numerischen Untersuchungen an generischen Konfigurationen kann nun am numerischen Entwurf einer Gesamtkonfiguration gearbeitet werden. Dies beinhaltet unter anderem die Untersuchung des optimalen Verhältnisses der Treibstoffmenge, die im Triebwerk und in der Grenzschicht verbrannt wird, die Bestimmung der Stellen, an denen der Treibstoff der Grenzschicht zugeführt wird und der Gestaltung der Triebwerkseinläufe. Der Entwurf der Konfiguration führt zu einer Optimierungsaufgabe, deren Ziel die Minimierung des Gewichtes der Gesamtkonfiguration und der für eine bestimmte Mission benötigten Treibstoffmenge ist.

• DFG Programme: Research Fellowships