Active cancellation of 3D Tollmien-Schlichting waves in the presence of sound and vibrations.

Abstract

Zwecks Verzögerung der laminar-turbulenten Transition wird die Auslöschung von 2D und 3D Tollmien-Schlichting mittels Überlagerung geeigneter künstlich erzeugter Gegenstörungen untersucht. Die Instabilitätswellen obliegen der räumlich-zeitlichen Dispersion der Grenzschicht. Das Steuerungssystem tastet das Störwellenfeld mittels Sensoren ab, bildet den physikalischen Prozess der Wellenausbreitung durch Übertragungsfunktionen nach, die mittels adaptiver Filter angepasst werden und erzeugt die Gegenstörungen mit Hilfe von Aktuatoren. Die Anforderungen an ein solches optimales Sensor-Aktuator-System werden ausgearbeitet und experimentell überprüft. Für natürliche Störungen erreicht das realisierte System eine spannweitig ausgedehnte Amplitudenreduktion der breitbandigen Störungen auf ca. ein Zehntel. Das Steuerungssystem wird bezüglich der Verbesserung der Dämpfungseigenschaften durch zusätzliche Berücksichtigung der spannweitigen Störausbreitung untersucht. Für den Fall künstlich erzeugter breitbandiger Punktquellenstörungen, d.h. bei Präsenz nennenswerter 3D-Anteile im Störwellenfeld, liefert diese eine Verbreiterung des gedämpften Querwellenzahlbereichs. Desweiteren wird eine Reihe akustischer Effekte, basierend auf der akustischen Empfindlichkeit der Sensoren, der Schallabstrahlung durch die Aktuatoren und der akustischen Rezeptivität des Systems, bezüglich des Einflusses auf das Steuerungssystem untersucht.