Lehrstuhl Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe ...

Grenzschicht
Die Grenzschicht wird in der Regel an der Ausblasestelle von der Kühlluftströmung
durchstoßen, so daß neben der Grenzschicht auch die Hauptströmung beeinflußt wird. Ist die
Grenzschicht ausreichend dick, verbleibt die Kühlluftströmung ohne eine Beeinflussung der
Hauptströmung innerhalb der Grenzschicht. Somit wird keine Turbulenz in den
Scherschichtgebieten der Kühlluftströmung und Hauptluftströmung erzeugt. Es kann
vorkommen, daß durch die Kühlluftausblasung eine laminare Grenzschicht zum Umschlag
gezwungen wird, und somit das Auftreten von laminaren Umschlagblasen verhindert werden
kann. Des weiteren kommt es vor, daß eine turbulente Grenzschicht infolge der
Kühlluftausblasung relaminarisiert.
Druckgradient
Durch das Auftreffen der Wandgrenzschicht auf den Kühlluftstrahl an der Ausblaseöffnung
wird der Hufeisenwirbel gebildet. Die Ausprägung und Form des Hufeisenwirbels ist von der
Art und Struktur der auftreffenden Wandgrenzschicht und dem Impulsverhältnis I abhängig.
An der Vorderseite der Ausblasebohrung beschleunigt die Hauptströmung, ein negativer
Druckgradient verringert das Impulsverhältnis I im Nachlauf des Kühlluftstrahls und
ermöglicht so die Anpassung des Kühlluftstroms an die Hauptströmung mit dem Anlegen der
Kühlluft direkt hinter der Ausblasestelle.
Eine verzögerte Hauptströmung und ein positiver Druckgradient hat im Nachlauf des
Kühlluftstrahls ein Ansteigen des Impulsverhältnisses zu Folge und bewirkt somit das
Abheben der Kühlluft.
Krümmung der Lauflänge
In der Arbeit von Ardey [2] wird die Ausblasung in der AGTB-Kaskade untersucht. Ardey [2]
macht in diesem Zusammenhang Angaben, inwieweit wir die Ergebnisse von Untersuchungen
an der ebenen Platte mit denen an der Turbinenkaskade vergleichen können.
Die Turbinenkaskade zeichnet sich durch eine konvexe Krümmung der Oberfläche an der
Profilsaugseite aus, welche bei geringerer Ausblaserate M verglichen mit der ebenen Platte zu
einem stärkeren Abheben des Kühlluftstrahls an der Hinterkante der Austrittsöffnung führt.
Für die weitere Stromlinienkrümmung wird immer ein Druckgradient normal zur Oberfläche
erzeugt. So ensteht bei konvexer Krümmmung an der Oberfläche ein Druckminimum. Der
Kühlluftstrahl wird im weiteren Verlauf stärker an die Oberfläche gehalten.
Für hohe Ausblaseraten wird die Kühlwirkung infolge der konvexen Krümmung an der
Profildruckseite gesteigert. Für die konkave Krümmung an der Druckseite der
Turbinenkaskade gilt der gegenteilige Effekt.
Für niedrigere Ausblaseraten veringert sich das Abheben des Kühlluftstrahls an der
Hinterkante der Ausblaseöffnung, in Fällen höherer Ausblaseraten entfernt sich der
Kühlluftstrahl durch den Druckgradienten zunehmend von der Oberfläche, so daß die
Kühlwirkung abnimmt.
Trifft Kühlluft auf die konkave Oberfläche stromab von der Ausblaseöffnung wird sie in
lateraler Richtung homogener verteilt als an ebenen Platten.
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