High-Speed Messverfahren für die instationäre Umströmung und die Strukturoszillationen eines beweglich aufgehängten Tragflügels im Windkanal

Abstract

Diese Arbeit umfasst experimentelle Untersuchungen des strömungsmechanischen und strukturdynamischen Verhaltens eines im Windkanal positionierten Tragflügels, welcher über Dreh- und Blattfedern elastisch gelagert ist. Durch den Windkanal wird eine freie Luftströmung generiert, welche im Reynoldszahl Bereich des laminar-turbulenten Übergangs eingestellt wird. Mithilfe von non-invasiven, bildgebenden Messverfahren werden die Bewegungen des Flügels, die ebenen Strömungsfelder des umgebenden Fluidmediums und deren Wechselwirkung miteinander untersucht. Die Strömungsfelder werden durch die High-Speed Particle-Image Velocimetry (HS-PIV) vermessen. Für das Schwingverhalten des Flügels wird die Messtechnik Digital-Image Correlation (DIC) verwendet. Darüber hinaus wird eine Machbarkeitsstudie erstellt, die eine zeitliche Synchronisation beider Messmethoden erörtert, Umsetzungsideen generiert und erste Messergebnisse bewertet.

This report includes the experimental investigations of the fluid mechanical and the structural dynamic behavior of a wing which is positioned in a wind tunnel and elastically mounted by torsional and leaf springs. An air free-stream is generated by a wind tunnel which is adjusted in the transitional laminar-turbulent Reynolds number regime. With non-invasive image measuring methods, the motions of the wing, the velocity fields of the surrounded fluid medium and their interaction are investigated. The velocity fields are measured by the high-speed particle-image velocimetry (HS-PIV). For the vibrational behavior of the wing, the measuring technique digital-image correlation (DIC) is used. Furthermore, a feasibility study is presented, which discusses the temporal synchronization of both measuring methods, generating practical applications and evaluating first measurement results.