Experimentelle Untersuchung von gepulsten Aktuatoren zur ...

Technische Universität Braunschweig | Institut für
Strömungsmechanik
Bienroder Weg 3 | Braunschweig | Deutschland
Seite 1 von 3
Ausschreibung für eine numerische
Studien-/ Diplomarbeit
Bachelor-/ Masterarbeit
mit dem Thema
Experimentelle Untersuchung von gepulsten Aktuatoren zur
Strömungskontrolle hinsichtlich ihrer Bauform
In der heutigen Zeit werden Flugzeuge ein immer wichtigeres Transportmittel, sowohl
im Passagier- als auch im Frachtverkehr. Neben einem erhöhtem
Verkehrsaufkommen im Luftraum, bringt die Zunahme der Flugbewegungen ebenso
eine steigende Anzahl an Start- und Landevorgängen mit sich. Um dies weiterhin an
den großen Flughäfen bewältigen zu können, ohne einen starken Anstieg der
Lärmbelastung in Einzugsbereich des Flughafens, wird die Reduzierung des
aerodynamischen Flugzeuglärms ein immer wichtigerer Faktor bei der Auslegung
moderner Verkehrsflugzeuge. Zurückliegende Untersuchungen haben gezeigt, dass
gerade das ausgefahrene Hochauftriebssystem eine wesentliche Lärmquelle im
Landeanflug darstellt. Um diese Lärmquelle zu reduzieren soll der Vorflügel durch ein
Vorkammer
Austrittsöffnung
Schnellschaltventil
gesamt Druckluftversorgung
1: DLR-F15 Nasenelement mit Aktuatorsystem zur Strömungskontrolle
Druckluftanschluss je Ventil
Aktuatorsystem (Abbildung 1) zur aktiven Strömungskontrolle ersetzte werden.
Zahlreiche Untersuchungen zu dieser Idee wurden bereits am Hochauftriebsprofil DLR

Technische Universität Braunschweig
Institut für Strömungsmechanik
F-15 mit aktiver Strömungskontrolle im 2D und 3D Fall am Institut für
Strömungsmechanik durchgeführt. Dabei wurde die Aktuatoren zur
Strömungskontrolle während des Auslegungsprozesses hinsichtlich der
Austrittsöffnung optimiert. Es hat sich
jedoch herausgestellt, dass neben der
Austrittsöffnung das Vorkammer-Volumen
eine maßgebliche Rolle beim
dynamischen Ausblassen spielt. Zu große
Vorkammern dämpfen das
Frequenzsignal, so dass das
Geschwindigkeitssignal an der
Austrittsöffnung verwischt (Abbildung 2).
Des Weiteren treten scheinbar
Resonanzeffekte auf, die das Ausströmen
der gepulsten Luft bei bestimmten
Frequenzen begünstigt oder erschwert.
2: Hitzdrahtsignal der Ausströmgeschwindigkeit
aus Vorkammern mit
verschiedenen Volumina
Seite 2 von 3
Im Rahmen dieser Arbeit sollen
verschiedene generische
Vorkammermodelle in Anlehnung an das
Aktuatorsystem des DLR-F15 Model
erstellt werden. Anhand dieser Modelle
soll der Einfluss des Volumens und der
Frequenz mit verschiedenen Messmethoden erforscht werden. An hand der
entstandenen Datenbank, soll abschließend das DLR-F15 Modell eingeordnet
werden.
Aufgaben:
• Erstellung generische Vorkammermodelle mit variierendem Vorkammervolumen
mittels Stereolithographie
• Untersuchung des Einflusses des Vorkammervolumens auf die Ausströmung am
Aktuatoraustritt mittels Hitzdraht und zeitlich aufgelöster Druckmessung bei
verschiedenen Frequenzen. (experimentell)
• Erstellung eines numerischen Modells der Vorkammer in OpenFoam (numerisch)
• Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Vorkammer Druck und
Ausströmgeschwindigkeit aus den experimentellen und numerischen Daten
• Untersuchung von Resonanzeffekten des Gesamtsystems
• Untersuchung des DLR-F15 Nasenelements mit Aktuatorsystem
o Einordnung der Aktuatorgeometrie an hand der erstellten
Vorkammermodelle mit variierendem Volumen
o Untersuchung des Einflusses einer einseitigen Druckversorgung auf das
Austrittssignal der Aktuatoren in Spannweitenrichtung.
Ansprechpartner:
Institut für Strömungsmechanik
Dipl.-Ing. Claus-Philipp Hühne
Raum 105D
c-p.huehne@tu-braunschweig.de
(0531) 391 - 2995

Technische Universität Braunschweig
Institut für Strömungsmechanik
Seite 3 von 3