Experimentelle Untersuchung nichtlinearer Strukturbildung im Transitionsprozess einer instabilen dreidimensionalen Grenzschicht:
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| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
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1997
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| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 7]
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Autor: Lerche, Thomas
Jahr: 1997
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl.-Ing. Thomas Lerche, Göttingen Experimentelle Untersuchung nichtlinearer Strukturbildung im Transitionsprozeß einer instabilen dreidimensionalen Grenzschicht Reihe 7: Strömungstechnik Nr. 310
V Inhaltsverzeichnis Bezeichnungen VI 1 Einleitung 1 1.1 Einführung..................................................................................................................... 1 1.2 Zum Stand der Forschung.............................................................................................2 1.3 Zielsetzung und Übersicht der Arbeit...........................................................................6 2 Experimenteller Aufbau und Versuchstechnik 8 2.1 Modell und Versuchsanlage...........................................................................................8 2.2 Versuchsmeßtechnik....................................................................................................13 2.2.1 Strömungsmeßtechnik..........................................................................................13 2.2.2 Berührungslose Distanzmessung..........................................................................15 2.3 Der Störerzeuger..........................................................................................................16 3 Untersuchung angeregter Primärinstabilitäten 22 3.1 Potentialströmung........................................................................................................22 3.2 Entwicklung der stationären Grenzschichtströmung...................................................23 3.3 Die Anfachungseigenschaften instationärer Instabilitäten..........................................28 3.4 Ermittlung der Wellenzahlen primärer Störungen.......................................................35 4 Untersuchung starker Störungswechselwirkungen 39 4.1 Potentialströmung........................................................................................................39 4.2 Entwicklung der stationären Grenzschichtströmung...................................................40 4.2.1 Fall (0,1) . Anregung stationärer
Längswirbel......................................................41 4.2.2 Fall (0,1)+(1,1): Anregung laufender Wellen und stationärer Längswirbel.........47 4.2.3 Fall (1,1): Anregung laufender Wellen.................................................................51 4.3 Vergleich von Fall (1,1) und Fall (0,1)+(1,1)..............................................................55 4.3.1 Fourteranalyse ......................................................................................................57 4.3.2 Modalanalyse........................................................................................................61 4.3.3 Resonanzphänomene............................................................................................72 5 Ermittlung räumlich kohärenter Strukturen 75 5.1 Motivation und Verfahren der Karhunen-Loeve Zerlegung........................................75 5.2 Zweidimensionale kohärente Strukturen im Vergleich...............................................80 5.2.1 Fall (0,1)+(1,1): Strukturen in wandparalleler Ebene...........................................80 5.2.2 Fall (0,1)+(1,1) und (1,1): Strukturen in wandnormalen Ebenen.........................85 6 Das turbulenzeinleitende Stadium 90 6.1 Beobachtung einer sekundären hochfrequenten Instabilität........................................90 6.2 Hochfrequente Instabilität und momentaner Strömungszustand.................................96 7 Zusammenfassung 103 7.1 Ergebnisse..................................................................................................................103 7.2 Ausblick.....................................................................................................................105 8 Literaturverzeichnis 106
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