Kombination der Betz'schen Wirbeltheorie mit der Theodorsen'schen Theorie für instationäre Flügelumströmungen
Quelle: BAM, Fachbereich Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen
Ein Auftrieb-generierender endlicher Flügel erzeugt immer einen Flügelspitzenwirbel. Dieser starke und gefährliche Längswirbel beeinflusst dann andere Objekte, die sich weiter stromab in dessen Nachlauf befinden, wie z. B. nachfolgende Flugzeuge oder Windenergieanlagen. Dieses Phänomen beeinträchtigt die Kapazität von Flughäfen und reduziert die Effizienz von Windparks. Experimente zeigen, dass ein periodisches Flügelnicken den Wirbelzerfall signifikant beschleunigt. Verschiedene Autoren mutmaßen, dass das periodische Flügelnicken die Crow-Instabilität anregt. Dennoch existiert bis jetzt keine Theorie, welche diese Interaktion beschreibt.
In der hier gezeigten Arbeit wird die Betz'sche Wirbeltheorie mit der Theodorsen'schen Theorie für instationäre Flügelumströmungen kombiniert. Gezeigt wird, dass die instationäre Auftriebsverteilung zu einer spannweitigen Verschiebung des Wirbelschwerpunktes führt. Die erzeugten Verschiebungen des Flügelspitzenwirbels sind dabei zu 84.2 % in die Raumrichtung der Crow-Instabilität gerichtet. Dieser neue Ansatz ermöglicht die Berechnung derjenigen optimalen Frequenz des Flügelnickens, die einen möglichst schnellen Wirbelzerfall erzielt. Dies soll zukünftig helfen die Effizienz von Windenergieanlagen innerhalb von Windparks zu erhöhen.
Mechanism of Vortex Perturbation via Unsteady Pitching
Christoph Strangfeld, C. N. Nayeri, C. O. Paschereit, D. Greenblatt
Journal of Aircraft, Vol. 55, No. 5 (2018), pp. 1831-1838
BAM Abteilung Zerstörungsfreie Prüfung, Fachbereich Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen