Aerodynamik

Das Themengebiet der Aerodynamik für die Luft- und Raumfahrttechnik umfasst die Untersuchung von diversen strömungsmechanischen Effekten, aber auch die Entwicklung von Systemen zur Effizienzsteigerung zukünftiger Tragflächen und Flugzeugkonfigurationen. Mit dem Windkanal der Professur bestehen ausgezeichnete voraussetzungen für experimentelle Untersuchungen unter kontrollierten Bedinungen. Zur Validierung finden auch betrachtung eines Problems mittels numerischen Strömungssimulationen (CFD) statt. Dabei steht für unsere Professur die ingenieurstechnische Anwendung der CFD-Software im Vordergrund. Zudem bieten die Simulation die Möglichkeit Strömungsprobleme zu Untersuchen für welche eine experimentelle Betrachtung nur schwer möglich ist. Forschungsthemen umfassen bei uns

die Vermessung von Tragflächen im Windkanal
die Charakterisierung von Luftfahrzeugen im Windkanal und Freiflugversuchen
die Simulation von Strömungseffekten mittels CFD-Tools
die Untersuchung vom Treibstoffverhalten in Tanks für Trägerrakten und Satelliten mittels numerischer Analye

Themen:

Am Lehrstuhl für Flugmechanik und Flugregelung werden aktuell die folgenden Themen für Studien- und Abschlussarbeiten angeboten. Bei interesse kontaktieren Sie den Ansprechpartner des jeweiligen Themas. Bitte sehen sie von Mehrfachanfragen ab.

Kombiniert theoretisch-experimenteller Ansatz zur Validierung von Winglets

Die Validierung der Gesamtwiderstandsbilanz von Wingletauslegungen ist nicht trivial. Während der induzierte Widerstand uneingeschränkt der Potentialtheorie gehorcht, ist die stark dreidimensional viskose Strömung besonders im Übergangsbereich mit einfachen Mitteln wie zweidimensionaler Profilrechnungen (z.B. XFOIL) nur schwer zu erfassen. Bei einer experimentellen Untersuchung im Windkanal dagegen führt einerseits ein maßstäblich verkleinertes Modell zu sehr kleinen (unterkritischen) Reynoldszahlen im interessanten Bereich der Flügelspitze; andererseits ist eine Beschränkung auf den Außenbereich im großen Maßstab problematisch wegen der dann geänderten Wirkung auf die Gesamtspannweite. Es soll deshalb untersucht werden, inwieweit der letztgenannte Ansatz einen gangbaren Weg darstellt.

In einem ersten Schritt ist mittels eines Mehrfachtraglinienverfahrens ein Flügel großer Streckung ohne und mit Winglet nachzurechnen. Anschließend mit einem Halbmodellansatz eine von innen her stark eingekürzte Version ermittelt werden, die über die verbleibende Spannweite eine möglichst Deckungsgleiche Auftriebsverteilung aufweist. Im zweiten Schritt ist vorgesehen, ein Modell der gekürzten Konfiguration zu bauen und im Windkanal zu vermesssen, wobei hauptsächlich der viskose Widerstands mittels Nachlaufmessung ermittelt und mit o.a. Profilrechnungen in ebener Strömung verglichen werden soll. Zum Schluss ist die Gesamtwiderstandsbilanz des kompletten Flügels ohne und mit Winglets aufzustellen.

Ansprechpartner

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Dipl.-Ing. Jürgen Frey

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Kontaktinformationen

Professur für Flugmechanik und Flugregelung

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Besuchsadresse:

WIK Windkanal, Zi 10 Marschnerstraße 28

01307 Dresden

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fax Fax: +49 351 463-38187

Widerstandsbestimmung an quer angeströmten Zylindern mit rauer Oberfläche in gasdynamischer Strömung bei kleinen Reynolds-Zahlen

In modernen Spinnmaschinen erreichen die Garne Geschwindigkeiten, bei denen sie gasdynamischen Effekten ausgesetzt sind. Dennoch bewegen sich dünnen Fasern in sehr geringen, unterkritischen Reynoldszahlen. Zudem weist die Oberfläche deutliche Rauigkeiten auf, sodass die Kontur stark von einer idealisierten Zylinderform abweichen kann. Da die Festigkeit der Garne beim Spinnen noch sehr begrenzt ist, sind die aerodynamischen Kräfte doch von Interesse.

Voruntersuchungen an Zylindern und Seilen ab 1mm Durchmesser bei niedriger Geschwindigkeit zeigen, dass sich deren Widerstand anhand der Nachlaufdelle vergleichsweise zuverlässig bestimmen lässt. Bei den Garnen liegt der Durchmesser nochmals um eine Größenordnung niedriger. Neben einer möglichst fein aufgelösten Nachlaufmessung am Original ist auch die Untersuchung eines vergrößerten Models bei erhöhter kinematischer Viskosität denkbar. Mit dem Strömungskanal für verdünnte Gase steht eine dazu geeignete Versuchseinrichtung zur Verfügung.

Die Aufgaben umfassen:

Nachlaufmessung mit Fischmaulsonde oder Hitzdraht
Korrektur Barker-Effekt und Kompressibilität
Vergleichsmessungen bei verringerter Dichte
Nachbildung der Oberfläche am vergrößerten Modell
Vergleich von Nachlauf- und Kraftmessung

Sollten Sie sich bei der Wahl ihres Themas noch unsicher sein bieten wir gerne auch allgemeine Beratungen an. Dabei können auch alternative Optionen basierend auf dem individuellen Interesse des Studenten dargelegt werden. Gerne unterstützen wir auch Studentenarbeiten mit Industriepartnern oder initiative Themenvorschläge der Studenten. Der Ansprechpartner für Projekte in der Aerodynamik ist: