Numerische Optimierung dreidimensional parametrisierter ...

estimmt. Durch den geringeren Impuls- und Energieaustausch quer zur Hauptströmungsrichtung
wächst die laminare Grenzschicht deutlich langsamer als die turbulente Grenzschicht an,
hat ein geringeres Entropiewachstum und erzeugt damit kleinere Verluste. Bei Turbinenbeschaufelungen
ist deswegen auf der Saugseite ein weit hinten liegender Transitionspunkt, also
eine lange laminare und damit verlustarme Grenzschichtlauflänge erwünscht. Solche Profile
mit einer langen Beschleunigung der Grenzschicht und einem sehr weit hinten liegenden
Geschwindigkeitsmaximum werden als hinten belastete (aft-loaded) Profile bezeichnet.
Mit Blick auf die gesamte Flugenvelope wirkt es sich nachteilig auf den Wirkungsgrad aus,
daß bei hoch belasteten Gittern die saugseitige Grenzschicht bei größeren Flughöhen, durch
die geringere Reynolds-Zahl, meist ablöst. Die laminar-turbulente Transition findet dann durch
den Mechanismus der Transition über eine Ablöseblase am Punkt der größten Verdrängungsdicke
über der Ablöseblase statt. Nach der Transition soll die Grenzschicht mit ausreichendem
Abstand zur Hinterkante wieder anlegen, um die Umlenkaufgabe zu erfüllen. Wird dies nicht
erreicht, d. h. es besteht eine offene Ablösung, steigen die Profilverluste dramatisch an
(Abb. 2.2).
Abb. 2.2: Transitionsphänomene über eine Ablöseblase, Fottner 1989 [24] .
Die Grenzschicht auf der Druckseite schlägt üblicherweise sehr nahe der Vorderkante um und
bleibt im weiteren Verlauf turbulent. Aufgrund des höheren Geschwindigkeitsniveaus sind die
Verluste auf der Saugseite jedoch höher als auf der Druckseite (Denton 1993 [13]).
In der Literatur wird zwischen drei verschiedenen Transitionsarten unterschieden: natürliche
Transition, bypass-Transition und Transition über eine Ablöseblase. Der Mechanismus der
natürlichen Transition unter Ausbildung sogenannter Tollmien-Schlichting-Wellen findet nur
bei kleinen Turbulenzgraden statt und kommt deswegen in realen Turbomaschinen-Grenz-
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