direkt zum Inhalt springen

direkt zum Hauptnavigationsmenü

Sie sind hier

TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Aktive Strömungskontrolle

Aktive Grenzschichtbeeinflussung – AVERT

Prinzip der aktiven TS Wellendämpfung
Lupe

Ziel der Projekte ist die aktive Laminarhaltung und damit die Verzögerung der laminar-turbulenten Transition an einem ungepfeilten Tragflügel bei kompressiblen Machzahlen. Die Transitionsverzögerung wird durch die direkte Beeinflussung der instationären Tollmien-Schlichting (TS) Wellen erreicht, deren Anfachung den Umschlag einleitet. Die natürlichen TS Wellen werden sensorisch erfasst und mit Hilfe einer adaptiven Übertragungsfunktion direkt durch eine geeignete Gegenstörung überlagert.

Integration der Sensoren und Aktuatoren in das Testmodell
Lupe

Die Messung der TS Störung erfolgt unmittelbar stromauf des Aktuators, aus der durch eine adaptive Filterung ein geeignetes Aktuatorsignal berechnet wird. Die Übertragungsfunktion wird so lange adaptiert, bis das Signal auf dem stromab positionierten Fehlersensor minimal wird.

Matlab Simulink Entwicklungsumgebung
Lupe

Als Regelungsansatz wird die aus der Literatur bekannte Filtered-x-Least-Mean-Square Struktur verwendet. Dieser Ansatz hat seinen Ursprung in der aktiven Schalldämpfung und besteht aus einem Finite Imulse Response Filter zur Nachbildung der Amplitudenanfachung und Konvektion der TS Instabilität. Große Vorteile dieses adaptiven Regelungsalgorithmus sind einerseits seine Steuerungsstruktur (feedforward-Struktur) und andererseits die Anpassungsfähigkeit an Veränderungen der Regelstrecke durch die Adaption der Filterkoeffizienten. Bei der Umsetzung der adaptiven Regelung liegt die Schwierigkeit vor allem im Kompromiss zwischen Stabilität und Konvergenzrate. Die Umsetzung der Regelung erfolgt in einer Matlab Simulink Umgebung, die autonom auf einem dSPACE Prozessor arbeitet.

Leistungs- und Kohärenzspektren bei aktiver bzw. inaktiver Dämpfung
Lupe

Am Beispiel von M = 0,42 zeigt sich eine Reduktion der TS Amplitude an der Position des Fehlersensors um etwa 20dB bzw. 90%. Die Kohärenz zwischen Referenz- und Fehlersensor nimmt im betrachteten TS Frequenzband von hohen 98% auf unter 30% ab.

Entwicklung der Zeitsignale und RMS Werte in Strömungsrichtung bei aktiver bzw. inaktiver Dämpfung
Lupe

Damit einhergehend verschiebt sich die Position der Transition um bis zu 60mm. Neben der stark reduzierten TS Amplitude stromab des Aktuators zeigt sich die fast vollständige Dämpfung der TS Störung dadurch, dass der Phasenversatz der wiederangefachten TS Wellen stromab des Aktuators nicht mit den natürlich auftretenden TS Wellen vor dem Aktuator übereinstimmt (gestrichelter Pfeil). Es stellt sich ein in Bezug auf die TS Wellen stromauf des Aktuators losgelöster Anfachungsverlauf der verbleibenden Reststörungen stromab des Aktuators ein.


Literatur
Publikationen

Ansprechpartner
Prof. Dr.-Ing. W. Nitsche
Dipl.-Ing. Ralf Erdmann

Zusatzinformationen / Extras

Direktzugang

Schnellnavigation zur Seite über Nummerneingabe