Auslegung und Charakterisierung eines dreidimensionalen Scramjet-Einlaufs mit hohem Verdichtungsverhältnis und variabler Innenkontraktion: 30 Tabellen
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Köln
DLR, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Bibliotheks- und Informationswesen
2014
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Forschungsbericht / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
2014,32 |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT III
INHALTSVERZEICHNIS V
NOMENKLATUR IX
KURZFASSUNG XIII
ABSTRACT XV
1 EINLEITUNG 1
1.1
PROBLEMSTELLUNG.............................................................................................................................
1
1.2 SCRAMJET-FORSCHUNG WELTWEIT .
1.2.1 FORSCHUNG IN EUROPA . .
1.2.2 FORSCHUNG IN DEN USA .
1.2.3 FORSCHUNG IN A U STRA LIE N
................................................
8
1.3 DAS GRADUIERTENKOLLEG GRK-1095/2
........................................................................................
11
1.3.1 LEITKONFIGURATION DES G R K -S CRAM
JETS.........................................................................
11
1.3.2 STRUKTUR UND ZUSAMMENARBEIT IM
GRADUIERTENKOLLEG................................................. 12
1.4 ZIELSETZUNG UND M ETH O D IK
...........................................................................................................
14
1.5 GLIEDERUNG DER A R B E I T
.................................................................................................................
15
2 FUNKTIONSWEISE DES SCRAMJET-TRIEBWERKS 16
2.1 DER E IN LA U
F...................................................................................................................................
17
2.2 UEBERSICHT UEBER VERSCHIEDENE E IN LA U FTY P E N
....................
.......................................................
20
2.2.1
2D-EINLAEUFE.......................................................................................................................
20
2.2.2
3D-EINLAEUFE.......................................................................................................................
21
2.2.3 EBENE 3D
-EINLAEUFE...........................................................................................................
22
2.2.4 ROTATIONSSYMMETRISCHE E IN LAE U F E
..................................................................................
23
2.2.5 STREAMLINE-TRACED 3D-EINLAEUFE
......................................................................................
24
2.3 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN VON UEBERSCHALL- UND EINLAUFSTROEMUNGEN
..
....................................
25
2.3.1 REIBUNGSFREIE S TROE M U N G
..................................................................................................
25
2.3.2 STOSSWELLEN UND EXPANSIONSFAECHER
..................................................................................
26
2.3.3 STOSS-STOSS-WECHSELWIRKUNGEN
........................................................................................
29
2.3.4 REIBUNGSBEHAFTETE S TROE M U N G
........................................................................................
32
2.3.5
STOSS-GRENZSCHICHT-WECHSELWIRKUNGEN............................................................................
35
2.3.6 ECKENSTROEMUNG UND W
IRBELBILDUNG...............................................................................
36
2.3.7 STARTVERHALTEN
.................................................................................................................
37
2.3.8 EINLAUF-BRUMMEN
...........................................................................................................
40
2.3.9 ISOLATORSTROEM
UNG..............................................................................................................
41
3 AUSLEGUNG DES 3D-EINLAUFS 43
3.1 V
ORAUSLEGUNG................................................................................................................................
44
3.2 VORGABEN FUER DEN 3D-EINLAUF UND FESTLEGUNG DER AUSLEGUNGSSTRATEGIE
.................................
44
3.2.1 SYSTEMTECHNISCHE V O RG AB EN
...........................................................................................
44
3.2.2 AEROTHERMODYNAMISCHE
BEDINGUNGEN............................................................................
45
C O CO O
3.3 DEFINITION DER P ARAM ETERSTU D
IE..................................................................................................
48
3.3.1 KONSTANTE PARAMETER
.....................................................................................................
48
3.3.2 VARIABLE P ARAM
ETER...........................................................................................................
50
3.4 METHODIK DER C FD
-STUDIE...........................................................................................................
53
3.4.1 GITTERERZEUGUNG MIT C E N TA U R
.........................................................................................
53
3.4.2 DURCHFUEHRUNG DER RECHNUNGEN MIT DEM DLR-TAU-CODE
...............
56
3.4.3 VALIDIERUNG ANHAND VON W
INDKANALERGEBNISSEN..........................................................
60
3.5 ERGEBNISSE DER PARAM
ETERSTUDIE..................................................................................................
69
3.6 MODIFIKATION UND ENDGUELTIGE KONFIGURATION
............................................................................
73
4 EXPERIMENTELLE METHODEN 80
4.1 W
INDKANAELE...................................................................................................................................
80
4.1.1 HYPERSONISCHER WINDKANAL H2K K OE L N
.........................................................................
80
4.1.2 D
UESENKALIBRIERUNG...........................................................................................................
81
4.2 VERSUCHSAUFBAU UND M
ESSTECHNIK...............................................................................................
82
4.3 W INDKANALM
ODELLE.......................................................................................................................
84
4.3.1 EINLAUFMODELL G
K-01........................................................................................................
84
4.3.2 WINDKANALMODELL G K -3 D
...............................................................................................
87
4.4 AUSWERTUNG UND DARSTELLUNG DER M ESSDATEN
............................................................................
90
4.4.1
KOINZIDENZ-SCHLIEREN-OPTIK............................................................................................
90
4.4.2 W
ANDDRUCKMESSUNGEN.....................................................................................................
92
4.4.3 MESSUNGEN DER D RUCKMESSRECHEN
...........................
92
4.4.4 ABLEITUNG DER M ACH ZAH
L..................................................................................................
93
4.4.5 BESTIMMUNG DER LEISTUNGSPARAMETER
............................................................................
94
4.4.6 STATISCHE D
RUCKSONDEN.....................................................................................................
95
4.4.7 BESTIMMUNG DES M ASSENSTROM S
.....................................................................................
98
4.4.8 IR -T HERM
OGRAFIE..............................................................................................................
102
5 VORUNTERSUCHUNGEN MIT DEM GK-01-EINLAUF 107
5.1
VERSUCHSBEDINGUNGEN....................................................................................................................
107
5.2
STARTVERHALTEN................................................................................................................................
107
5.3
LEISTUNGSVERMOEGEN.......................................................................................................................
109
5.4
STROEMUNGSFELD................................................................................................................................
112
5.4.1 EINFLUSS DER SEITENWANDKOMPRESSION AUF DIE WAERMELASTEN UND
STROEMUNGSTOPOLOGIE
DER EXTERNEN VERDICHTUNGSRAMPEN
...............................................................................
112
5.4.2 EINFLUSS DER INNENKONTRAKTION BEIM 2 D -E
INLAUF.......................................................... 114
5.4.3 VERGLEICH DER UNTERSCHIEDLICHEN
SEITENWANDKOMPRESSIONEN........................................ 117
5.5 SCHLUSSFOLGERUNGEN DER VORUNTERSUCHUNGEN
...............................................................................
123
6 ERGEBNISSE DER UNTERSUCHUNGEN MIT DEM 3D-EINLAUF GK-3D 124
6.1 VERSUCHSBEDINGUNGEN UND V ERSUCHSABLAUF
...............................................................................
124
6.2 ERWARTETE STROEMUNGSSTRUKTUR BEI DEN
WINDKANALVERSUCHEN....................................................
125
6.3
STARTVERHALTEN................................................................................................................................
129
6.3.1 STARTVORGANG BEI BEDINGUNG 1
.........................................................................................
129
6.3.2 VARIATION DER R EYNO LD SZAH
L............................................................................................
131
6.4 EINFLUSS DER
INNENKONTRAKTION.....................................................................................................
132
6.4.1 BETRIEBSVERHALTEN BEI VERSCHIEDENEN INNENKONTRAKTIONSVERHAELTNISSEN
...................... 132
6.4.2 STROEMUNGSFELD OHNE G EG E N D RU C K
..................................................................................
137
6.4.3 STROEMUNGSFELD BEI AUFGEPRAEGTEM G EG EN D RU CK
............................................................. 141
6.4.4 KONFIGURATION MIT FESTER
HAUBENPOSITION......................................................................
148
6.5 UNTERSUCHUNG UNTERSCHIEDLICHER
FLUGBAHNWINKEL......................................................................
151
6.5.1
ANSTELLWINKELVERHALTEN.....................................................................................................
152
6.5.2 SCHIEBEWINKELVERHALTEN
..................................................................................................
166
6.6
REYNOLDSZAHL-VARIATION.................................................................................................................
175
6.6.1 BETRIEBSVERHALTEN BEI HOHER
REYNOLDSZAHL.....................................................................
175
6.6.2 EINFLUSS DER REYNOLDSZAHL AUF DAS STROEM UNGSFELD
........................................................
177
6.7
IR-MESSUNGEN................................................................................................................................
186
7 VERGLEICH UNTERSCHIEDLICHER AUSLEGUNGSVERFAHREN 192
7.1 R E ST -E
INLAEUFE.............................................................................................................................
192
7.2 B USEM ANN-E
INLAUF.......................................................................................................................
197
7.3 VERGLEICH DER GEOMETRIEN DER DREI
EINLAUFKONFIGURATIONEN....................................................
199
7.4 GEGENUEBERSTELLUNG DES LEISTUNGSVERMOEGEN UND DER STROEMUNGSFELDER DER
DREI EINLAUFTYPEN 200
7.5 VOR- UND NACHTEILE DER
AUSLEGUNGSVERFAHREN............................................................................
205
8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 207
8.1
ERGEBNISSE......................................................................................................................................
207
8.2 AUSBLICK FUER ZUKUENFTIGE A RB E ITE N
..............................................................................................
210
LITERATURVERZEICHNIS 211
ANHANG 229
A GEOMETRIE DES GK-01-MODELLS 229
A.L DAS 2D-MODEL
............................................................................................................................
229
A.2 POSITIONEN DER D RUCKM
ESSPUNKTE..............................................................................................
230
A.3 GEOMETRIE DER 3D-EINSAETZE
.......................................................................................................
231
A.4 STUECKLISTE DER EINZELNEN KOMPONENTEN DES GK-01-MODELLS
...................................................
232
B MESSMATRIX DER VORUNTERSUCHUNGEN MIT DEM GK-01-MODELL 233
C GEOMETRIE DES GK-3D-MODELLS 236
C.L UEBERSICHTSZEICHNUNGEN DES GK-3D-MODELLS
...........................................................................
236
C.2 POSITIONEN DER DRUCKMESSPUNKTE DES
GK-3D-MODELLS.............................................................
239
C.3 STUECKLISTE DER EINZELNEN KOMPONENTEN DES
GK-3D-MODELLS................................................... 241
D MESSMATRIX DER VERSUCHE MIT DEM GK-3D-MODELL 242
E CFD-ERGEBNISSE DER EINLAEUFE AUS DEN UNTERSCHIEDLICHEN
AUSLEGUNGSVERFAHREN 244
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