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Experimente zur Entwicklung der freien Wirbel hinter einem Rechteckflügel

An experimental study of trailing edge vortices behind a rectangular wing

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Zusammenfassung

Es wird in einem Wasserschleppkanal die Entwicklung der freien Wirbel, die von den Enden eines rechteckförmigen Tragflügels abgehen, im Bereich der Reynoldsschen Zahlen zwischen Re=0,25·105 und 1,25·105 mit der Methode der Sichtbarmachung untersucht. Der Ablösevorgang vom Tragflügel, der Laminarisierungsprozeß im Innern der eingerollten turbulenten Wirbelschicht und die bei Reynoldsschen Zahlen Re>0,5·105 zu beobachtende Richtungsumkehr der Axialströmung im Wirbelkern wird in qualitativer Weise erklärt. Einige quantitative Ergebnisse bezüglich der axialen Geschwindigkeitskomponente, der induzierten Abwärtsgeschwindigkeit und des Anwachsens des Wirbelkerns werden mit verschiedenen theoretischen Ergebnissen verglichen.

Summary

The development of the trailing edge vortices shed from the tips of a rectangular wing is investigated in a water towing tank in the free stream Reynolds number range Re=0.25·105 and Re=1.25·105 by means of hydrogen bubble method for flow visualization and photogrammetric evaluation of photographs. Observations on the vortex shedding process, the laminarization in the interior of the enrolled turbulent vortex sheet, and the reversal of the excess axial flow in the vortex core at Reynolds numbers Re>0,5·105 are qualitatively explained. Some quantitative results regarding the axial velocity component, the induced downwash, and the thickening of the vortex core are compared with available theoretical results.

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Abbreviations

b :

Spannweite des Tragflügels

b′ :

Abstand zwischen dem Randwirbelpaar

l :

Flügeltiefe

r :

Abstand von der Wirbelachse

t :

Zeit nach der Entstehung der Randwirbel

ΔH :

Gesamtdruckverlust

R :

Radius des Wirbelkerns

\(Re = \frac{{U_\infty \cdot l}}{v}\) :

Reynoldssche Zahl

x, y, z :

Kartesisches Koordinatensystem (s. Abb. 1)

x A,y A :

Koordinaten der Wirbelachse

U :

Axiale Geschwindigkeitskomponente

V :

Radiale Geschwindigkeitskomponente

W :

Abwärtsgeschwindigkeit (iny-Richtung)

U ∞ :

Anströmgeschwindigkeit=Schleppgeschwindigkeit

α:

Anstellwinkel

Γ:

Zirkulation

Γ0 :

Zirkulation in der Flügelmitte

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Authors and Affiliations

  1. Abteilung für Angewandte Mathematik und Mechanik, DFVLR-Institut für Strömungsmechanik, Bunsenstraße 10, D-3400, Göttingen, Bundesrepublik Deutschland

    H. Bippes

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  1. H. Bippes
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Bippes, H. Experimente zur Entwicklung der freien Wirbel hinter einem Rechteckflügel. Acta Mechanica 26, 223–245 (1977). https://doi.org/10.1007/BF01177148

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