Autor: Tobias Höll

Während des Starts und der Landung müssen die Fluggeschwindigkeiten von Flugzeugen auf Grund von technischen Limitierungen wie z.B. Bahnlänge, Bremskraft und auftretenden Kräften sehr niedrig sein. Um trotzdem genügend hohe Auftriebskräfte zu erzielen, werden heutzutage technisch komplexe, schwere und teurere Hochauftriebssysteme eingesetzt. Rasant zunehmende Passagierzahlen und Flugbewegungen in der zivilen Luftfahrt bei zugleich immer strengeren gesetzlichen Anforderungen zur Vermeidung von Emissionen erfordern neue technische Entwicklungen zur Leistungssteigerung von Hochauftriebssystemen. Gewöhnliche Maßnahmen der Formoptimierung bieten allerdings nicht die Möglichkeit von revolutionären Leistungssprüngen. Eine Möglichkeit, um die Effektivität von Hochauftriebskonfigurationen zu steigern, bietet die aktive Strömungsbeeinflussung. Unter Einsatz von extern bereitgestellter Energie (z.B. Triebwerkszapfluft) kann das Strömungsverhalten von Flügeln positiv beeinflusst werden. Der Impuls, welcher der wandnahen Strömung zugefügt wird, sorgt für eine Resistenz der Grenzschicht gegenüber Ablösung. Gleichzeitig wird durch verbesserte Durchmischung kinetische Energie aus der Hauptströmung in den energiearmen, wandnahen Bereich geführt. Dieses Prinzip ist bislang an zweidimensionalen, geometrisch simplen Geometrien im Rahmen von Projekten der Grundlagenforschung untersucht worden. Eine Anwendung im Rahmen der Neuentwicklung von Hochauftriebssystemen im industriellen Umfeld ist durch viele ungeklärte Fragestellungen allerdings noch nicht möglich. Ziel dieser Arbeit ist es, die Technologie der aktiven Strömungskontrolle in Form von fluidischer Anregung (gepulstes Ausblasen und harmonische Anregung) im Rahmen von numerischen Simulationen auf industrienahe Hochaufriebskonfigurationen anzuwenden. Dabei sollen die relevanten Parameter, insbesondere auch geometrischer Art, identifiziert und hinsichtlich ihrer Effektivität untersucht werden. Auf Grund der auftretenden Strömungsablösungen und Wirbelstrukturen wird die Detached-Eddy-Simulation als numerische Methode eingesetzt, um die relevanten physikalischen Effekte zuverlässig erfassen zu können. Einen möglichen Transfer der aktiven Strömungskontrolle in die industrielle Vorentwicklung zeigt die abschließende Anwendung auf eine vollständig dreidimensionale Hochauftriebskonfiguration auf.