Widerstandsreduktion durch laminare Strömungskontrolle

Für diverse Anwendungen ist die Verringerung des Strömungswiderstandes eines Körpers wünschenswert. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht in der möglichst langen Laminarhaltung der Umströmung, was nicht nur durch die Formgebung des Körpers, sondern auch durch aktive Strömungsbeeinflussung möglich ist. Die aktive Laminarhaltung einer Strömung kann bei bestimmten Anwendungen durch die Dämpfung von instabilen Störungen, den Tollmien-Schlichting(TS)-Wellen, erzielt werden. Hierzu muss durch die Aktuatorik eine geeignete Gegenwelle erzeugt werden, welche sich zusammen mit der natürlichen TS-Welle durch negative Superposition auslöscht. Diese Methode wird im Rahmen dieser Arbeit als "direkte Dämpfung" bezeichnet. Eine weiterer Mechanismus zur Dämpfung von TS-Wellen wird durch die Verwendung von nachgiebigen Oberflächen ausgenutzt. Die Interaktion von Fluid und Körperwand kann hierbei zur Dämpfung der TS-Wellen führen. Inspiriert wurde diese Methode durch ein Vorbild aus der Natur – dem Delfin. Da dieser jedoch eine Vielzahl von physikalischen Effekten zur Verringerung seines Strömungswiderstandes verwendet, ist a priori nicht klar, wie groß der Beitrag seiner nachgiebigen Haut ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene regelungstechnische Methoden zur direkten Dämpfung von TS-Wellen verwendet. Zudem wurde ein Verfahren zur Ansteuerung eines aktiv auslenkbaren Wandsegmentes entwickelt, welches es gestattet, im Experiment den Einfluss verschiedener Wandnachgiebigkeiten zu testen. Das Wandsegment wurde mit verschiedenen Aktuatorkonfigurationen betrieben, darunter Anordnungen zur Dämpfung von zweidimensionalen wie auch dreidimensionalen TS-Wellen.