Praktikum Flugzeugaerodynamik. 3. Versuch Profilwiderstand eines Rechteckflügels

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Friederike Solberg
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1 3. Versuch Profilwiderstand eines Rechteckflügels Dipl.-Ing. Jan-Ulrich Klar PD Dr.-Ing. C. Breitsamter

2 Betrachtet wird ein Profil bei α 0 (kein Auftrieb) Widerstand Gesamt = Widerstand Profil + Widerstand Auftrieb(induziert) Widerstand Profil = Widerstand Druck + Widerstand Reibung Vorsicht : Widerstand Profil = f(α) U

3 Profilwiderstand Druckwiderstand W D : Reibungswiderstand W R : WD pcos df W R W sin df

4 Abgelöste Strömung an einem Zylinder Druckwiderstand W D : c p = (p-p )/q 1 c WD c P cos df F 1)Potentialtheorie (c WD =0) )laminare Ablösung 3)turbulente Ablösung

5 Phasen der Grenzschichtablösung

6 Längs- und Querimpulsaustausch nur aufgrund von molekularer Diffusion (kinematische Viskosität) starker Längs- und Querimpulsaustausch ( molekulare Diffusion + turbulente Wirbelviskosität) Niedriger Geschwindigkeitsgradient an der Wand Fluidteilchen in unmittelbarer Wandnähe haben höheren Impuls Ablösung erfolgt bei turbulenter Strömung in der Regel später

7 Der Einfluß des Umschlagpunkts auf die Ablösung laminare Ablösung turbulente Ablösung Laminare Grenzschicht bis zur Ablösung Umschlag der Grenzschicht vor der Ablösung

8 Laminares oder turbulentes Wiederanlegen Beschleunigung der Strömung nach laminarem oder turbulentem Ablösen führt zum Wiederanlegen; Druckabfall Laminar/Turbulente Ablöseblase Umschlag laminar/turbulent in der bereits abgelösten Grenzschicht. Wiederanlegen trotz Druckanstiegs!!!

9 Der Ablösepunkt hängt ab von: A) der kinetischen Energie in der Grenzschicht B) der Rauheit der Oberfläche C) dem Druckgradienten (Formgebung) Formgebung günstig ungünstig

10 Reibungswiderstand W R : W R ~ t w W u y W u y W lam u y W turb W Rlam W Rturb

11 stumpfe Körper schlanke Körper W P >> W R W D W P W R >> WD WR WP

12 Widerstand des Gö 387 Profils Aufgabenstellung Bei einem Anstellwinkel α = α o (c A = 0) ist der Profilwiderstandsbeiwert c W für das Profil Gö387 zu ermitteln. Die Messmethoden: -Traversierung der Totaldruckdifferenz im Flügelnachlauf - Verwendung des Impulsrechens - Traversierung des Geschwindigkeitsverlaufs im Flügelnachlauf mit der Hitzdrahtsonde

13 D p, u Anwendung des Impulssatzes n p(x B,z)=p, u(x B,z) C n n n n A z n B p ABCD = p

14 D n C p, u n n n p(x B,z)=p, u(x B,z) n A z n B x p ABCD = p u dv K F Bx F Ax F Sx da p(z)= p u dv K F Bx F Ax F Sx

15 D n C p, u n n n p(x B,z)=p, u(x B,z) n A z n B x p ABCD = p u dv K F Sx W P K u dv AD u bdz BC u( z) bdz u ABDC u u( z) bdz

16 D n C p, u n n n p(x B,z)=p, u(x B,z) n A z n B x p ABCD = p F K u dv b W b Delle u( z) u u( z) u u( z u( z) dz Sx P ) Delle dz

17 D n C p, u n n n p(x B,z)=p, u(x B,z) n A z n B x p ABCD = p F W b u( z) u u( z Sx P ) Delle dz W P u b Delle u( z) u 1 u( z) u dz

18 D n C p, u n n n p(x B,z)=p, u(x B,z) n A z n B x p ABCD = p W P u b Delle u( z) u 1 u( z) u dz C WP W u P bl

19 Widerstandskoeffizient c WP c W BC u(z) u(z) z 1 d u u l Annahmen: p t p ρ u und p t p t p tz exakte Formel Approximation c WP BC p 1 q t 1 p 1 q t z d l c WP K BC p q t z d l unter Verwendung von 1 1 x 1 x... K= 0.96 (experimentell ermittelt )

20 HD (z) 1 (z) I O O O O U U U U U U U U D p tm l q h c K -Traversierung der Totaldruckdifferenz im Nachlauf mit der Pitot-Sonde Verifikation und Integration des Integranden I P -Direkte Ermittlung mit Hilfe des Impulsrechens -Traversierung der Nachlaufdelle mit der Hitzdrahtsonde. Verifikation and Integration des Integranden I HD q p 1 1 q p 1 I t t P

21 Protokoll Abgabe beim nächsten Praktikumstermin ( ) Referate ca. 5 Minuten Beamer/Laptop stehen bei Bedarf zur Verfügung.

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