Abstrakt

Studie zu Hyperschall-Vorderkantengeometrien

Gourav Singh 

 Unter Verwendung eines genetischen Algorithmus und eines Partikelschwarms wurde ein aerothermischer Bewertungsmechanismus für zweidimensionale hypersonische Schneidkantengeometrien durchgeführt. Vergleiche mit Simulationen der komprimierbaren Navier-Stokes-Probleme, die in OpenFOAM durchgeführt wurden, wurden verwendet, um die Genauigkeit eines vereinfachten Beispiels und einer statistischen Simulation mit abnehmender Ordnung zu testen. Insbesondere wurden die berechnete Oberflächenspannung und die laminaren Strahlungsheizraten ausgewertet. Hohe L/D-Verhältnisse (Auftrieb zu Luftwiderstand) Unhohe Kanten werden in hypersonische Körper eingebaut, um den Luftwiderstand zu verringern [1–8]. Scharfe Vorderkanten hingegen werden durch Herstellungsprozesse und starke turbulente Erwärmungslasten bei hohen Mach-Zahlen eingeschränkt. Da die Erwärmung durch Staupunktströmung eine negative Korrelation mit dem Quadrat des lokalen Körperradius bei statischem Druck aufweist, ist es gut belegt, dass eine Verbesserung der Stumpfheit des scharfen Endes die Erwärmung durch Laminakonvektion minimieren kann. Dennoch sind Entwickler von Hochgeschwindigkeitsflugfahrzeugen besorgt, dass stumpfe Vorderkanteneinschläge sich negativ auf die Motoreigenschaften des Fahrers auswirken könnten. Der abnehmbare Bugstoß, der durch eine gezackte Schneide verursacht wird, erhöht den Luftwiderstand des Fahrzeugs. Daher hat die Geometrie der begrenzten Vorderkante einen großen Einfluss auf die Effizienz von Veranstaltungen.