Numerische Untersuchung einer Düsenströmung mit Schiebewinkel

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Ergebnisse 47 u-Amplitude 10 -1 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 -7 -50 0 50 100 150 x (1,1) (2,1) (3,1) (4,1) (0,2) (0,4) Abb. 4.17: Maximale Amplitude der Geschwindigkeitskomponente in Stromrichtung die Fundamentalfrequenz und ihre erste 3 Höherharmonischen Abgebildet. In der oberen Grenzschicht verhält sich die fundamentale Störung (1,1) gemäß der LST. In der Tat steigt die Amplitude der instationären Mode exponentiell an. In der Nähe des Endes der ebenen Platte (−20 < x < 10) weicht die Wachstumsrate von den Er- gebnissen der LST. Die Amplitude der Strung nimmt aufgrund der Unstetigkeit in der Geometrie in x = 0 ein Wenig ab. Hinter der ebenen Platte, in der Scherschicht steigt die Amplitude weiter aber mit einer größeren Wachstumrate was auch mit der LST in übereinstimmung ist. Die Wachstumsrate der ersten 3 Höher- harmonischen (2,1), (3,1) und (4,1) nähernsich der der Fundamentalfrequenz an. Dies zeigt, daß sie durch die Grundströmung erzeugt sindAufgrund der zugenommen Amplituden der verschiedenen Frequenzen, werden Moden, die ursprünglich stabil sind, verstärkt verursacht durch die nicht-lineare Interaktion der instabilen Moden. Die Sättigung der zweiten Höherharmonische (3,1) findet bei x ≈ 60 statt. An dieser Stelle rollt die Scherschicht auf und der erste Wirbel wird erzeugt. Stromabwärts werden auch die anderen Harmo- nischen gesättigt. Der abgestrahlten Schall kann durch die Divergenz des Geschwindigkeitsfeldes auch Dilatation ge- nannt, dargestellt werden. Die Abb.(4.18) zeigt die Dilataion für z=0 im Falle einer Störfreien und einer beeinflußten Scherschicht. Die Kontur-Level reichen von -0,00004 bis 0,00004. Im ersten Fall existiert eine Schallquelle bei x ≈ 200 genau dort wo die Wirbel verschmelzen. In der beinflußten Scherschicht reduziert sich die intensität der Quelle, die sich hier stromaufwärts im Vergleich zum vorherigen Fall bei x ≈ 100 befindet.
Ergebnisse 48 (a) Störungsfreie Scherschicht. (b) Beeinflußte Scherschicht Abb. 4.18: Dilatation
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