Experimentelle Untersuchungen des laminar-turbulenten Überganges der Zylindergrenzschichtströmung

Abstract

Das räumlich zeitliche Ablöseverhalten der transitionellen Grenzschicht des querangeströmten Kreiszylinders wird experimentell im subkritischen bis transkritischen Reynoldszahlbereich untersucht. Für die Erfassung des räumlichen Ablöseverhaltens werden Wanddruckmessungen durchgeführt und Anstrichbilder angefertigt. Das zeitliche Ablöseverhalten wird aus Kraftmessungen mit Hilfe einer piezoelektrischen Waage ermittelt. Als Ergebnis wird detaillierte Beschreibung der räumlichen und zeitlichen Skalen von kohärenten Ablösestrukturen und deren Wirkung auf Widerstand, Auftrieb und Strouhalzahl gegeben. Die beobachteten Wirbelstrukturen können durch passive bis aktiv-dynamische Verfahren in ihrer Entwicklung beeinflusst werden. Durch spannweitig periodisch aufgeprägte stationäre Störungen werden die Wirbelstrukturen in ihrer spannweitigen Entwicklung maßgeblich bestimmt, was allerdings zu keiner Widerstandsreduktion führt. Hingegen erweisen sich spannweitig und zeitlich periodisch eingebrachte Störungen in die ablösende Grenzschicht als effektive Instrumente zur Widerstandsreduktion insbesondere im subkritischen Reynoldszahlbereich.