Aktive Beeinflussung der laminaren Ablösung mithilfe pneumatischer Wirbelgeneratoren:
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Berlin
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2013
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INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT 1
UEBERSICHT
ABSTRACT V
NOMENKLATUR X1
1 EINLEITUNG 1
2 STAND DER FORSCHUNG 5
2.1 GRENZSCHICHTUMSCHLAG UND PROFILVERLUSTE 5
2.1.1 PROFILVERLUSTE UND GRENZSCHICHTVERHALTEN 6
2.1.2 TOPOLOGIE DER LAMINAREN ABLOESEBLASE 8
2.2 AKTIVE GRENZSCHICHTBEEINFLUSSUNG 10
2.2.1 PNEUMATISCHE WIRBELGENERATOREN 11
2.2.2 KONTINUIERLICH ARBEITENDE VGJS IN LAMINAREN STROEMUNGEN 14
2.2.3 GEPULST ARBEITENDE VGJS IN LAMINAREN STROEMUNGEN 16
2.3 SCHLUSSFOLGERUNG UND ZIELSETZUNG 19
2.3.1 SCHLUSSFOLGERUNG 19
2.3.2 ZIELSETZUNG 20
3 VERSUCHSANLAGE UND MESSTECHNIK 23
3.1 VERSUCHSANLAGE 23
3.2 HITZDRAHTANEMOMETRIE 25
3.2.1 KONSTANT TEMPERATUR ANEMOMENTRIE 25
3.3 PARTICLE IMAGE VELOCIMETRY 27
3.3.1 PRINZIPIELLE FUNKTIONSWEISE DER STANDARD PIV 27
3.3.2 ERGAENZUNGEN UND STEREOSKOPISCHE PIV 30
4 EXPERIMENT, AKTUATORIK UND VORUNTERSUCHUNGEN 35
4.1 EBENES PLATTENEXPERIMENT MIT DRUCKGRADIENT 35
4.1.1 VERSUCHSAUFBAU UND DURCHFUEHRUNG DER MESSUNGEN 35
4.1.2 VORVERSUCHE ZUR EBENEN PLATTENGRENZSCHICHT 42
4.2 PNEUMATISCHE WIRBELGENERATOREN 44
4.2.1 AUSLEGUNG UND AUFBAU DER AKTUATORIK 44
VII
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IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
4.2.2 NUMERISCHES MODELL DES AKTUATORSYSTEMS 48
4.2.3 VORVERSUCHE ZUM AKTUATORSYSTEM 51
5 DATENREDUKTION 55
5.1 MITTELWERTE UND STATISTISCHE MOMENTE 55
5.1.1 KONTINUIERLICH ERFASSTES ZEITSIGNAL (HITZDRAHTANEMOMETRIE) 56
5.1.2 STOCHASTISCH ERFASSTES ZEITSIGNAL (PIV) 56
5.1.3 PHASENMITTELWERT 57
5.1.4 STANDARDABWEICHUNG 57
5.1.5 STATISTISCHE MOMENTE HOEHERER ORDNUNG 58
5.2 INTEGRALE GRENZSCHICHT,PARAMETER 58
5.2.1 VERDRAENGUNGSDICKE 5 58
5.2.2 IMPULSVERLUSTDICKE 5 2 59
5.2.3 FORMPARAMETER H 12 59
5.3 INTEGRALES IMPULSFLUSSVERHAELTNIS TJBL 59
5.4 FOURIERTRANSFORMATION UND LEISTUNGSSPEKTRUM 61
5.5 INTERMITTENZFAKTOR 7 62
5.5.1 TERA-VERFAHREN 62
5.5.2 BESCHREIBUNG DES GENUTZTEN VERFAHRENS 63
5.6 WANDREIBUNGSBEIWERT C; 65
5.7 CHARAKTERISIERUNG DER LAENGSWIRBELSTRUKTUREN 67
5.7.1 WIRBELKERNPOSITION 67
5.7.2 WIRBELSTAERKE UND ZIRKULATION 68
5.7.3 WIRBELKERNDURCHMESSER 69
6 DAS UNBEEINFLUSSTE STROEMUNGSFELD 71
6.1 DIE TRANSITIONALE ABLOESEBLASE 72
6.1.1 TOPOLOGIE DER STROEMUNGSFELDER IM MITTENSCHNITT 72
6.1.2 EXPERIMENTE BEI SSE, = 300.000 UND RE^ = 100.000 74
6.1.3 EXPERIMENTE BEI RE^ = 160.000 UND RE X - 80.000 78
6.1.4 EINFLUSS DES TURBULENZGRADES DER AUSSENSTROEMUNG 79
6.1.5 ZWEIDIMENSIONALITAET DER EBENEN PLATTENSTROEMUNG 80
6.2 ABLOESUNG. TRANSITION UND INSTABILITAET 81
6.2.1 TRANSITIONSMODI DER ABLOESEBLASE 81
6.2.2 UNTERSUCHUNGEN ZUR SCHERSCHICHTINSTABILITAET 83
6.3 ZUSAMMENFASSUNG 86
7 DAS BEEINFLUSSTE STROEMUNGSFELD 87
7.1 BEEINFLUSSUNG MITHILFE STATIONAERER VGJS 87
7.1.1 TOPOLOGIE DES STROEMUNGSFELDES IM MITTENSCHNITT 87
7.1.2 EINFLUSS DES AUSBLASORTES UND DER AUSBLASRATE 91
7.1.3 TRANSITIONSBEGINN UND IMPULSTRANSPORT 93
7.1.4 DER INDUZIERTE LAENGSWIRBEL 99
7.1.5 EINFLUSS DES DRUCKGRADIENTEN 106
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS IX
7.1.6 EINFLUSS DER REVNOLDSZAHL UND DES TURBULENZGRADES 108
7.1.7 WIRKUNGSWEISE KONTINUIERLICH ARBEITENDER VGJS 111
7.2 BEEINFLUSSUNG MITHILFE GEPULSTER VGJS 112
7.2.1 ZEITAUFGELOESTE BETRACHTUNG DES STROEMUNGSFELDES 112
7.2.2 EINFLUSS DER AUSBLASFREQUENZ AUF DAS STROEMUNGSFELD 118
8 ZUSAMMENFASSUNG 123
A ANHANG - FEHLERRECHNUNG 127
A.L HITZDRAHTANEMOMETRIE 127
A.L.L FREQUENZANTWORT UND GRENZFREQUENZ 127
A.L.2 KALIBRATION 128
A.L.3 UMGEBUNGSBEDINGUNGEN 132
A.L.4 ANEMOMETER UND DATENERFASSUNG 133
A.L.5 GESAMTFEHLER 133
A.2 PARTICLE IMAGE VELOCIMETRY 135
A.2.1 EINFLUSSFAKTOREN DER MESSUNSICHERHEIT 135
A.2.2 FEHLERABSCHAETZUNG 137
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 139
TABELLENVERZEICHNIS 145
LITERATURVERZEICHNIS 147
LEBENSLAUF 157
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