Fortschrittliche Werkzeuge zur Vorhersage von Turbulenzen
Ziel des EU-geförderten Projekts RECEPT (Receptivity and amplitude-based transition prediction) war es, die Genauigkeit der Leistungsvorhersage von Flugzeugen mit laminaren Flügeln zu erhöhen, um so das Design von fortschrittlichen und innovativen Flugzeugen zu ermöglichen. Die Projektpartner führten Experimente durch, um die Wirkung von externen Wirbeln auf 3D-Grenzschichtströme bis hin zu externen Wirbelstörungen zu untersuchen. Die Experimente fanden in einem Windkanal unter Verwendung von gesteuerten äußeren Störungen und Oberflächenrauigkeit statt. Diese Forschung verbesserte das Verständnis der Transition in 3D-Strömen und führte zu neuen Tools für die Vorhersage der Transition von einer laminaren zu einer turbulenten Strömung. Die experimentellen und numerischen Untersuchungen des Projekts erhöhten das Verständnis der Prozesse, die an der Entstehung von Störungen in 3D-Grenzschichtströmen aus Freistromturbulenz und Oberflächenrauhigkeit beteiligt sind. Letzteres lieferte wertvolle Informationen im Hinblick auf die geforderte Oberflächenqualität für Flugzeuge mit Laminar-Flow-Technik. Diese Verbesserungen werden Flugzeugherstellern im RECEPT-Konsortium ermöglichen, die Flugleistung solcher Flugzeuge genauer vorherzusagen. Dieses neue Wissen und die stark verbesserten Vorhersagemethoden können direkt für die gemeinsame Technologieinitiative Clean Sky angewendet werden. Die von RECEPT durchgeführten Arbeiten haben auch einen erheblichen Einfluss auf die akademische Forschung in den Bereichen Luft- und Strömungsmechanik. Darüber hinaus ist das Phänomen des laminar-turbulenten Übergangs ein wichtiger Faktor in einer Vielzahl von Anwendungen, etwa bei der Verbrennung, der Papierherstellung und in Bezug auf atmosphärische und Ozeanströmungen. Außerdem findet es direkte Anwendung in der nachhaltigen Energieerzeugung etwa durch Wind- und Wasserkraft. Eine verbesserte Transitionsvorhersage wird die Fähigkeit verbessern, Flugzeug mit laminaren Flügeln zu entwerfen, und eine bessere Modellierung des wichtigen Phänomens im Zusammenhang mit den Auswirkungen von laminarer Strömungssteuerung ermöglichen. Dies ist ein wichtiger Schritt in Richtung des Designs von fortgeschrittenen Steuergeräten. Das kann dazu beitragen, die Umweltauswirkungen von Flugzeugen im Hinblick auf die Senkung des Kraftstoffverbrauchs und die Reduzierung von Emissionen zu verringern, und dadurch die Wettbewerbsfähigkeit der verarbeitenden Industrie der EU stärken.
Schlüsselbegriffe
Turbulente Strömung, Flugzeuge, laminare Flügel, RECEPT, Transitionsvorhersage, Grenzschichtströmungen
