Neuartiger Ansatz zur besseren Bewertung der Aerodynamik von Luftverkehrssystemen
Mit der Einführung neuer Diagnoseverfahren in Windkanälen wie beispielsweise der Teilchenbildgeschwingkeitsmessung (Particle Image Velocimetry, PIV) und drucksensitiver Farbe (pressure-sensitive paint, PSP) ist die Palette der Diagnostik um wichtige Werkzeuge zum Verständnis kritischer aerodynamischer Phänomene ergänzt worden. Gegenwärtig ist PIV das vorrangige Diagnoseverfahren, um das mittlere Strömungsfeld und turbulente Schwankungen zu erhalten. Der Oberflächendruck kann mittels PSP berührungsfrei gemessen werden, aber es gibt im Grunde kein Mittel, um auf bequeme Weise den Druck im Inneren der Strömung abzurufen. Das von der EU finanzierte Projekt NIOPLEX (Non-intrusive optical pressure and loads extraction for aerodynamic analysis) hat zur Entwicklung einer berührungsfreien experimentellen Strömungsdiagnostik beigetragen, um in der Forschung und den Windkanälen der Industrie die aerodynamischen Analysemöglichkeiten zu verbessern. Die Projektpartner konzentrierten sich darauf, auf welche Weise die Strömungsfelddruckmessung mittels PIV weiterentwickelt werden kann, um letztlich die Stufe der Anwendbarkeit auf industrielle Probleme zu erreichen. Zu diesem Zweck bewerteten sie das Leistungsverhalten verschiedener zuvor vorgeschlagener oder derzeit in der Entwicklung befindlicher Methoden. Um einen ganzheitlichen diagnostischen Ansatz zu entwickeln, maßen die Wissenschaftler gleichzeitig die Oberflächendruckverteilung an einem Modell sowie das Geschwindigkeits- und Druckfeld um es herum. Sie führten die Messverfahren anhand von Testfällen vor, die für die industrielle Forschung relevant sind. Es wurden spezielle Messprotokolle formuliert und ausgewertet, um deren Einsatz zu erleichtern. Das NIOPLEX-Team verglich den PIV-gestützten Ansatz mit PSP, um zu entscheiden, ob er als eine Ergänzung oder als möglicher Ersatz für drucksensitive Farbe dienen kann. NIOPLEX unterstützte den Entwurf verbesserter Luftfahrtverkehrssysteme mit besseren und flexibleren Strömungsdruckdiagnostika, die zur aerodynamischen Analyse der Funktionseigenschaften geeignet sind. Diese Ressourcen können den Entwurfsprozess auf einer frühen Stufe mit Hilfe des Einsatzes zusätzlicher experimenteller Daten und diagnostischer Fähigkeiten noch während des Entwicklungszyklus beeinflussen. Die Projektarbeit sollte ein klares Szenario der realisierbaren Technologien der erweiterten Möglichkeiten der Druckanalyse innerhalb von aerodynamischen Strömungen bereitstellen. Auf diese Weise wird man potenziellen Anwendern Hilfestellung dabei leisten, die innovative Technik in der Praxis einzusetzen.
Schlüsselbegriffe
aerodynamische Analyse, Luftfahrtverkehrssysteme, Teilchenbildgeschwingkeitsmessung, Particle Image Velocimetry, druckempfindliche Farbe, NIOPLEX
