On the boundary layer at perforated walls

Zusammenfassung

Für Windkanalversuche im Geschwindigkeitsgebiet der schallnahen Strömungen werden seit einigen Jahren perforierte oder geschlitzte Kanalwände verwendet. Frühere experimentelle Untersuchungen [3] haben angedeutet, dass die Grenzschicht entlang solchen Wänden der turbulenten Mischzone in einer freien Strahlgrenze gleicht. Diese Beobachtung legt die Annahme affiner Geschwindigkeitsprofile und linear anwachsender Mischzonenbreite nahe (Figur 1). Wird die Prandtlsche Mischlänge für die turbulente Schubspannung der Mischzonenbreite proportional gesetzt, dann resultiert eine konstante Schubspannung entlang der perforierten Wand. Diese kann abgeschätzt werden, wenn man die perforierte Wand als eine Folge von soliden Wandstücken und freien Strahlgrenzen betrachtet (Figur 4) und damit eine mittlere Wandschubspannung berechnet. Mit dieser ist dann auch die aus dem Kanal entweichende Luftmenge bestimmt. Versuche mit einer perforierten und einer quergeschlitzten Wand bestätigen die theoretischen Voraussagen.