Strömungsanalyse an einem zwei- und dreidimensional schlagenden Flügelsegment

Die Flugphysik von Fledermäusen, Vögeln und Insekten enthält einige der anspruchsvollsten Problemstellungen der modernen Luftfahrtforschung: massive, instationäre, dreidimensionale Ablösungen, wandernde Transition mit laminaren Ablöseblasen in Grenzschichten, instationäre, atmosphärische Anströmbedingungen, Aeroelastik und Anisotropie der Flügelstruktur sowie adaptive, nichtlineare Flugregelung sind dabei nur einige Beispiele. Die hier vorliegende, im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms 1207 „Strömungsbeeinflussung in der Natur und Technik“ angefertigte Dissertation widmet sich der Aerodynamik des Schlagflugs. Ziel ist es, einen weiteren Mosaikbaustein der Brücke zwischen numerischen und experimentellen Methoden der Strömungsmechanik bereitzustellen, die beide in den letzten Jahren und Jahrzehnten eine deutliche Weiterentwicklung erfahren haben. Ausgangspunkt hierbei bilden hochwertige Simulationen der instationären REYNOLDS-gemittelten NAVIER-STOKES(URANS) Gleichungen gekoppelt mit der linearen Stabilitätstheorie zur Transitionsvorhersage. Diese werden mit aufwendigen, stereoskopischen Particle Image Velocimetry Messungen validiert, die durch eine neue Methode der Fehlerabschätzung abgesichert sind. Unter Verwendung eines neu entwickelten, vogelähnlichen Profils wird sowohl ein zweidimensionaler als auch ein dreidimensionaler Testfall einer Schlagbewegung bestehend aus Hub-, Nick- und Rollbewegung untersucht. Es soll hierbei erforscht werden, inwiefern URANS-Löser geeignet sind, um den Schlagflug von Vögeln im transitionellen Bereich richtig zu simulieren.