Investigation of upstream moving pressure waves on a supercritical airfoil

The present work is a preliminary experimental and numerical investigation of wave processes taking place in the flow field on a supercritical airfoil in a defined Mach and Reynolds number range. These waves which originate near the trailing edge propagate upstream in the subsonic region and become apparently weak near the leading edge. Time-resolved pressure measurements performed, reveal the unsteady behaviour of these waves. The frequencies measured are in the order of kHz. The wave structures can also be seen on corresponding time-resolved shadowgraphs. Not yet fully understood, however, is the mechanism which generates the waves as well as their interaction with the boundary layer. Early numerical investigations show that the wave formation is coupled with a vortex formation in the boundary layer.

ZusammenfassungIn der vorliegenden Arbeit werden mit Hilfe experimenteller und numerischer Ergebnisse beobachteter Wellenprozesse bei der Umströmung eines transsonischen Profils in einem bestimmten Mach- und Reynoldszahlbereich diskutiert. Diese Wellen entstehen nahe der Hinterkante des Profils und breiten sich stromauf im Unterschallfeld aus. Durchgeführte Druckmessungen belegen den instationären Charakter dieser Wellen, wobei Wellenfrequenzen in der Ordnung von 1 kHz gemessen wurden. Entsprechende Schattenaufnahmen zeigen komplexe Wellenstrukturen, die im Zusammenhang mit den beobachteten Druckoszillationen stehen. Der Entstehungsmechanismus dieser Wellen sowie deren Wechselwirkung mit der Grenzschicht sind jedoch noch nicht völlig geklärt. Erste numerische Ergebnisse (DNS) deuten darauf hin, dass deren Entstehung mit einer Wirbelbildung in der Grenzschicht gekoppelt ist.