Nichtinvasives, laseroptisches Messsystem zur hochaufgelösten Vermessung von Strömungsfeldern und Volumenkräften

Abstract

Zusammenfassung Um den Treibstoffverbrauch von Flugzeugturbinen künftig zu reduzieren, sollen neuartige Plasma-Aktoren integriert werden, um durch Strömungsbeeinflussung den Wirkungsgrad der Turbinen signifikant zu steigern. Jedoch ist die genaue Wirkungsweise derartiger Plasma-Aktoren noch nicht hinreichend verstanden. Um diese Fragestellung zu beantworten wurde ein laserbasiertes Messsystem für die berührungslose, optische Kraftmessung realisiert und eingesetzt. Mit dessen Hilfe konnten weltweit erstmalig die von einem Plasma-Aktor erzeugten Volumenkräfte im Fluid mit einer Zeitauflösung von ca. 7 μs erfasst werden. Die vom Aktor erzeugte, horizontale Gesamtkraft lag dabei bei F x /L̅ ≈ 17 mN/m, was zur Generierung einer wandparallele Strömung mit einer maximalen Geschwindigkeit von 6.16 m/s führte. Die gewonnen Messergebnisse stellen einen entscheidenden Schritt auf dem Weg zur Optimierung von Plasma-Aktoren und deren Einsatz in Turbinen dar.