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Vergleichende Wandschubspannungsuntersuchungen in transsonischen Strömungen
Bose, Shibani
Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf vergleichende Anwendungen bzw. Erweiterungen verschiedener Wandschubspannungsmeßtechniken im Hinblick auf deren Verwendung in transsonischen Strömungen. Die durchgeführte experimentelle Analyse gibt dabei insbesondere Aufschluß über die erzielbare Meßgenauigkeit sowie den Gültigkeitsbereich der jeweiligen Kalibrationsalgorithmen. Hierzu werden verschiedene Wandschubspannungsmeßtechniken, wie der am ILR entwickelte Oberflächendraht, die CPM3-Technik, ein Piezowandschubspannungssensor aber auch die konventionelle Oberflächenheißfilmtechnik sowie eine Wandschubspannungswaage (SM251) als einziges direktes Meßverfahren in einer ebenen turbulenten Grenzschicht mit und ohne Druckgradienten sowie in einer Strömung mit stoßinduzierter Ablösung untersucht. Unter Berücksichtigung der Kompressibilitätseffekte sowie der Korrekturfunktionen zeigt sich, daß die Kalibrationsfunktionen der indirekten Meßverfahren -mit gewissen Einschränkungen in Ablösegebieten sowie im Bereich der stark druckbelasteten Grenzschicht direkt hinter dem Stoß- auf den transsonischen Geschwindigkeitsbereich übertragbar sind.
The present thesis deals with comparative investigations of different skin friction measurement methods and their applicability to transonic flows. Main focus of attention was the determination of the measurement accuracy as well the validity of the calibration functions. The measurements were done using indirect methods such as the obstacle wire, the CPM3 (Computational Preston tube Method) the piezo-skin friction sensor, all designed at the ILR, as well as a conventional surface hot-film sensor. As a direct method a skin friction balance (SM251) was used as a reference device. The experiments were conducted in the transonic wind tunnel of the ILR at TU Berlin, were the skin friction methods were employed in a transonic turbulent boundary layer with and without pressure gradients as well in a shock induced separation. The wind tunnel experiments revealed that the calibration functions can be transferred from subsonic to transonic flow, taking compressibility effects as well as the transformed pressure correction terms into account. However, a limitation was found in separated boundary layers and in a region with strong pressure gradients behind a shock.
