DE102016224889A1

DE102016224889A1 - Verfahren zur Vorbeugung einer Ablösung einer Fluidströmung und Strömungskörpersystem

Info

Publication number: DE102016224889A1
Application number: DE102016224889.8A
Authority: DE
Inventors: Peter LANGENBACHER; Stefan Storm; Michael Meyer
Original assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2018-06-14
Anticipated expiration: 2036-12-15
Also published as: GB2559844B; US10737772B2; GB201720760D0; US20180162521A1; DE102016224889B4; GB2559844A

Abstract

Es wird ein Verfahren (M) zur Vorbeugung einer Ablösung einer über eine Strömungsoberfläche (2a) strömenden Fluidströmung beschrieben. Das Verfahren umfasst das Erzeugen (M1) von Längswirbeln (V) zur Unterdrückung oder Verzögerung der Ablösung der Strömung und ein Anfachen (M2) der Längswirbel (V). Ferner wird ein Strömungskörpersystem (1) mit einem Strömungskörper (2) und einer Strömungskontrollanordnung (3) beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbeugung einer Ablösung einer Fluidströmung und ein Strömungskörpersystem.
Obwohl in vielfältigen Anwendungen überströmter Oberflächen verwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf überströmte Oberflächen von Luftfahrzeugen näher erläutert.
Zur Ablösekontrolle von Fluidströmungen an überströmten Oberflächen, insbesondere an umströmten Körpern, wie an Tragflächen von Luftfahrzeugen, wird häufig Druckluft in gepulster Weise an der Ströumungsoberfläche des umströmten Körpers ausgeblasen. Dies dient der Energetisierung der Grenzschicht mit dem Ziel, eine Ablösung der Strömung zu verhindern und eine günstige Druckverteilung entlang der Oberfläche mit verbessertem Auftrieb sowie verringertem Strömungswiderstand des Strömungskörpers zu erreichen.
Die EP 1 710 156 B1 beschreibt ein Strömungskontrollsystem, welches dazu ausgelegt ist, die Entwicklung von Zonen abgelöster Fluidströmungen im Bereich eines Triebwerkauslasses zu verringern oder zu unterdrücken.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren sowie ein Strömungskörpersystem bereitzustellen, mit dem jeweils der Ablösung einer Fluidströmung in zuverlässiger Weise vorgebeugt werden kann.
Diese Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den auf die unabhängigen Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Vorbeugung einer Ablösung einer in einer Strömungsrichtung über eine Strömungsoberfläche strömenden Fluidströmung vorgesehen. Dabei erfolgt ein Erzeugen von Längswirbeln zur Unterdrückung oder Verzögerung der Ablösung der Strömung von der Strömungsoberfläche mittels eines oder mehrerer der Strömungsoberfläche zugeordneten ersten Strömungsaktuatoren. In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt ein Anfachen der Längswirbel mittels eines oder mehrerer der Strömungsoberfläche zugeordneten zweiten Strömungsaktuatoren, die in der Strömungsrichtung stromabwärts des ersten Strömungsaktuators angeordnet sind.
Demnach werden zunächst an einer oder mehreren ersten Stellen der Strömungsoberfläche Längswirbel mittels Strömungsaktuatoren erzeugt. Längswirbel werden im Vergleich zu Querwirbeln über eine deutlich längere Strecke in Strömungsrichtung transportiert bzw. zerfallen Längswirbel deutlich langsamer als Querwirbel. Damit sind Längswirbel in der Lage, über einen relativ großen Bereich der Strömungsoberfläche entlang der Strömungsrichtung Energie in die Grenzschicht der Fluidströmung einzubringen und damit der Ablösung der Strömung vorzubeugen. Erfindungsgemäß wird in einem weiteren Verfahrensschritt in Bezug auf die Strömungsrichtung stromabwärts der einen oder mehreren ersten Stellen die Längswirbel angefacht. Unter einer Anfachung wird insbesondere die Vergrößerung der Wirbelstärke des Längswirbels verstanden. Dies kann insbesondere die Vergrößerung der Drehgeschwindigkeit des Längswirbels und/oder die Verringerung der Querschnittsfläche des Wirbels umfassen. Die Längswirbel werden somit entlang der Strömungsrichtung stabilisiert und damit deren Zerfall verhindert. Auf diese Weise wirkt der Längswirbel durch den Energieeintrag in die Grenzschicht über eine große Länge entlang der Strömungsrichtung einer Strömungsablösung entgegen.
Die Strömungsoberfläche kann insbesondere an einem über- bzw. umströmten Strömungskörper, wie beispielsweise einer Außenhaut eines Fahrzeugs oder allgemein eines aerodynamischen Körpers, oder an einem durchströmten Körper, wie einem Rohr, einem Kanal oder dergleichen, vorgesehen sein.
Die ersten Strömungsaktuatoren können insbesondere zu einer ersten Aktuatorreihe angeordnet sein. Dabei sind die ersten Strömungsaktuatoren in einer sich quer zur Strömungsrichtung erstreckenden Querrichtung beabstandet zueinander angeordnet. Weiterhin können auch die zweiten Strömungsaktuatoren jeweils zu einer oder mehreren zweite Aktuatorreihen angeordnet sein. Beispielsweise können eine erste Aktuatorreihe und zusätzlich eine, zwei, drei, vier oder mehrere zweite Aktuatorreihen vorgesehen sein. Die zumindest eine zweite Aktuatorreihe ist in der Strömungsrichtung beabstandet zu der ersten Aktuatorreihe angeordnet. Innerhalb der zweiten Aktuatorreihe sind die zweiten Strömungsaktuatoren in der Querrichtung zueinander beabstandet. Innerhalb der ersten und der zweiten Aktuatorreihe können die ersten bzw. zweiten Strömungsaktuatoren beispielsweise fluchtend angeordnet sein, sodass diese eine gerade Reihe ausbilden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die ersten Strömungsaktuatoren und die zweiten Strömungsaktuatoren der ersten bzw. zweiten Aktuatorreihe zueinander auch in der Strömungsrichtung beabstandet oder versetzt angeordnet sind, sodass sich jeweils ein kurvenartiger Verlauf der ersten und der zweiten Aktuatorreihe ergibt. Generell kann vorgesehen sein, dass sich die erste und die zweite Aktuatorreihe entlang einander, insbesondere parallel zueinander erstrecken. Bevorzugt erstreckt sich die erste Aktuatorreihe entlang einer Vorderkante des Strömungskörpers.
Die ersten und/oder die zweiten Strömungsaktuatoren sind innerhalb der ersten bzw. zweiten Aktuatorreihe zueinander jeweils um einen vorbestimmten Abstand in der Querrichtung beabstandet, beispielsweise zwischen 10 mm und 300 mm. In diesem Bereich der Abstände wird für eine große Bandbreite von Strömungsrandbedingungen, wie die Strömungsgeschwindigkeit, eine gegenseitige Stabilisierung der Längswirbel erzielt.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist zumindest einer der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren zur Erzeugung der Längswirbel als von der Strömungsoberfläche hervorstehende Erhebungen ausgebildet. Insbesondere können alle der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren, beispielsweise innerhalb der ersten Aktuatorreihe, als Erhebungen ausgebildet sein. Dadurch wird ein konstruktiv einfache Lösung zur zuverlässigen Erzeugung der Längswirbel bereitgestellt.
Generell kann vorgesehen sein, dass die Erhebung eine von der Strömungsoberfläche abstehende und sich schräg oder quer zu der Strömungsrichtung sowie schräg oder zu der Querrichtung erstreckende Strömungslenkungsoberfläche aufweist. Hierzu bieten sich beispielsweise Strömungsplatten als Erhebungen an. Auch kann vorgesehen sein, dass die Erhebung eine rampenförmige, quaderförmige oder ähnliche Gestalt aufweist.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Erhebung relativ zu der Strömungsoberfläche verfahrbar, insbesondere aus dieser heraus und in diese hinein bewegbar ist. Hierbei kann insbesondere eine stufenlose Einstellbarkeit vorgesehen sein. Auch kann eine rein binäre Einstellmöglichkeit zwischen einer Arbeitsposition, in welcher die jeweilige Erhebung über die Strömungsoberfläche hervorsteht, und einer Einfahrposition, in welcher die jeweilige Erhebungen fluchtend mit der Strömungsoberfläche abschließt, vorgesehen sein. Eine solche binäre Einstellung kann beispielsweise mit eine Klappmechanismus realisiert sein, bei dem die Erhebungen mittels einer Stellvorrichtung, wie z.B. einer Feder, aus der Strömungsoberfläche hervorklappbar sind.
Die Ausbildung einer jeweilige Erhebung an der Strömungsoberfläche kann auch durch eine Geometrieänderung, also eine reversible Verformung der Strömungsoberfläche erfolgen. Auf diese Weise sind die Eigenschaften des erzeugten Längswirbels flexibel einstellbar und können insbesondere an die Strömungsrandbedingungen angepasst werden. Die Erhebung kann somit einen aktiven Strömungsaktuator oder, wie oben beschrieben, einen passiven Strömungsaktuator ausbilden.
Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Längswirbel durch Ausblasen eines Ausblasfluids oder Druckfluids aus einer in der Strömungsoberfläche ausgebildeten Ausblasöffnung von zumindest einem der einen oder mehreren ersten Aktuatoren erzeugt werden. Es kann somit beispielsweise eine erste Aktuatorreihe vorgesehen sein, innerhalb derer sowohl als Erhebungen ausgeführte erste Strömungsaktuatoren als auch erste Strömungsaktuatoren mit Ausblasöffnungen vorgesehen sind. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass alle ersten Strömungsaktuatoren der ersten Aktuatorreihe Ausblasöffnungen aufweisen. In diesem Fall sind die ersten Strömungsaktuatoren der ersten Aktuatorreihe als aktive Strömungsaktuatoren ausgebildet. Insbesondere kann eine Fluidfördereinrichtung vorgesehen sein, die dazu ausgebildet ist, den zu einer entlang der Querrichtung ausgerichteten Reihe angeordneten Ausblasöffnungen der ersten Aktuatorreihe ein Ausblasfluid zuzuführen. Das Ausblasen kann in zeitlich kontinuierlicher oder gepulster Weise erfolgen. Die Erzeugung der Längswirbel mittels Ausblasen bietet den Vorteil, dass durch Änderung der Ausblasbedingungen, also beispielsweise des Massenstroms, der Pulsrate, mit der das Ausblasfluid ausgeblasen wird, oder der Strömungsrichtung des Ausblasfluids eine vorteilhafte Anpassung der Längswirbel an die Strömungsrandbedingungen erfolgen kann.
Ein jeweiliger erster Strömungsaktuator kann insbesondere als fluidischer Oszillator ausgebildet sein. Dabei bildet ein jeweiliger Strömungsaktuator zumindest eine Ausblasöffnung an der Strömungsoberfläche aus. An diese ist ein Kanalsystem angeschlossen, das dazu ausgelegt ist, in der Strömung des Ausblasfluids eine selbsterregte Schwingung zu erzeugen. Damit kann ohne bewegliche Teile eine gepulste Ausblasung und somit eine effiziente Erregung von Längswirbeln erzielt werden. Gleichzeitig wird durch die Ausblasöffnungen kein parasitärer Strömungswiderstand an der Strömungsoberfläche erzeugt.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Ausblasöffnung bei zumindest einem der einen oder mehreren ersten Aktuatoren durch einen sich schräg zu der Strömungsrichtung erstreckenden Schlitz ausgebildet ist. Hierbei wird das Ausblasfluid aus einem länglichen Schlitz ausgeblasen, der eine sich schräg oder winkelig zur Strömungsrichtung erstreckende Längserstreckung aufweist. Mit einer derartigen Gestaltung wird in effektiver Weise eine Scherschicht zwischen dem Ausblasfluid und der die Strömungsoberfläche umströmenden Fluidströmung erzeugt, welche zur Bildung der Längswirbel führt.
Alternativ hierzu können die Ausblasöffnung bei zumindest einem der einen oder mehreren ersten Aktuatoren durch eine Bohrung ausgeführt ist, durch welche das Ausblasfluid mit einer senkrecht zur Strömungsrichtung der Fluidströmung stehende Richtungskomponente ausgeblasen wird. Demnach wird das Ausblasfluid aus einer kreisförmigen Ausblasöffnung ausgeblasen. Diese bildet das Ende von in dem Strömungskörper ausgebildeten Bohrungen. Die Bohrung weist eine Längsachse auf, die schräg zu einer Normalrichtung verläuft. Die Normalrichtung steht senkrecht zu einer Tangente an die Strömungsoberfläche im Bereich der Öffnung und verläuft damit quer zur Strömungsrichtung und quer zur Querrichtung. Die Längsachse der Bohrung verläuft weiterhin schräg oder quer zur Strömungsrichtung. Mit anderen Worten ist die Längsachse um eine in der Querrichtung verlaufende Achse und um eine in der Strömungsrichtung verlaufende Achse gedreht. Das heißt, das Ausblasfluid wird in einer durch die Längsachse definierten Ausblasrichtung ausgeblasen, welche eine senkrecht zur Strömungsrichtung der Fluidströmung stehende Richtungskomponente aufweist. Die senkrecht zur Strömungsrichtung der Fluidströmung stehende Richtungskomponente des Ausblasfluids bewirkt in effizienter Weise ein Andrehen der Fluidströmung und damit in vorteilhafter Weise die Bildung von Längswirbeln.
Generell kann also die Erzeugung der Längswirbel durch einen einzigen ersten Strömungsaktuator oder durch mehrere erste Strömungsaktuatoren erfolgen. In beiden Fällen kann der erste Strömungsaktuator als verfahrbare oder fixe von der Strömungsoberfläche vorstehende Erhebung ausgebildet sein oder der erste Strömungsaktuator kann ein Ausblasöffnung zum Ausblasen von Ausblasfluid zur Erzeugung der Längswirbel aufweisen. In dem Fall, dass mehrere erste Strömungsaktuatoren vorgesehen sind, können diese jeweils alle als verfahrbare oder fixe von der Strömungsoberfläche vorstehende Erhebung ausgebildet sein oder alle ersten Strömungsaktuatoren können ein Ausblasöffnung zum Ausblasen von Ausblasfluid zur Erzeugung der Längswirbel aufweisen. Alternativ hierzu können einzelne der ersten Strömungsaktuatoren als verfahrbare oder fixe von der Strömungsoberfläche vorstehende Erhebung ausgebildet sein und einzelne der ersten Strömungsaktuatoren können eine Ausblasöffnung zum Ausblasen von Ausblasfluid zur Erzeugung der Längswirbel aufweisen. In dem Fall, dass mehrere erste Strömungsaktuatoren vorgesehen sind, können weiterhin jeweils sowohl Bohrungen als auch Schlitze bzw. sowohl fixe als auch verfahrbare Erhebungen vorgesehen sein.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist zumindest einer der einen oder mehreren zweiten Strömungsaktuatoren zur Anfachung der Längswirbel als von der Strömungsoberfläche hervorstehende Erhebungen ausgebildet. Insbesondere können alle der einen oder mehreren ersten Aktuatoren, beispielsweise innerhalb der ersten Aktuatorreihe, als Erhebungen ausgebildet sein. Dadurch wird ein konstruktiv einfache Lösung zur zuverlässigen Anfachung der Längswirbel bereitgestellt. Die Erhebungen sorgen für eine Ablenkung der Fluidströmung, sodass diese lokal beschleunigt wird. Hierdurch erfolgt ein zusätzlicher Energieeintrag in die Strömung und damit eine Anfachung bzw. Verstärkung des Längswirbels, was zu dessen Stabilisierung führt.
Generell kann vorgesehen sein, dass die Erhebung eines jeweiligen zweiten Strömungsaktuators eine von der Strömungsoberfläche abstehende und sich schräg oder quer zu der Strömungsrichtung sowie schräg oder zu der Querrichtung erstreckende Strömungslenkungsoberfläche aufweist. Hierzu bieten sich beispielsweise Strömungsplatten als Erhebungen an. Auch kann vorgesehen sein, dass die Erhebung eine rampenförmige, quaderförmige oder ähnliche Gestalt aufweist. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Erhebung relativ zu der Strömungsoberfläche verfahrbar, insbesondere aus dieser heraus und in diese hinein bewegbar ist. Die Ausbildung einer jeweilige Erhebung kann auch durch eine Geometrieänderung, also eine reversible Verformung der Strömungsoberfläche erfolgen.
Allgemein kann eine Höhe, mit der die Erhebung von der Strömungsoberfläche vorsteht eingestellt werden. Auf diese Weise ist der Energieeintrag in die Strömung flexibel einstellbar und die Anfachung kann insbesondere an die Strömungsrandbedingungen angepasst werden. Die Erhebung kann somit einen aktiven Strömungsaktuator oder, wie oben beschrieben, einen passiven Strömungsaktuator ausbilden.
Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Längswirbel durch Ausblasen von Ausblasfluid aus einer jeweiligen in der Strömungsoberfläche ausgebildeten Ausblasöffnungen von einem oder mehreren der zweiten Aktuatoren angefacht werden. Damit wird also stromabwärts der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren ein Ausblas- oder Druckfluid aus Ausblasöffnungen der Strömungsoberfläche ausgeblasen. Dadurch erfolgt ein zusätzlicher Energieeintrag in die Strömung und insbesondere in den Längswirbel. Dadurch wird der Längswirbel angefacht bzw. verstärkt. Dies kann insbesondere die Vergrößerung der Wirbelstärke und/oder die Verringerung dessen Querschnittsfläche umfassen.
Zumindest eine der Ausblasöffnungen der einen oder mehreren zweiten Aktuatoren kann als Schlitz oder Bohrung ausgebildet sein. Insbesondere kann dieser Schlitz als sich schräg zu der Strömungsrichtung erstreckender Schlitz ausgebildet sein. Beispielsweise kann die jeweilige Ausblasöffnung des jeweiligen zweiten Aktuators in gleicher oder ähnlicher Weise ausgebildet sein wie für eine jeweilige Ausblasöffnung des ersten Aktuators beschrieben. Insbesondere erfolgt ein Ausblasen des Ausblasfluids aus der Ausblasöffnungen des zweiten Aktuators bevorzugt entlang einer Drehrichtung der Längswirbel, also im Wesentlichen tangential zu dem Längswirbel. Damit wird der Längswirbel gezielt und effizient angefacht, wodurch der Längswirbel über eine lange Strecke entlang der Strömungsrichtung einen großen Energieeintrag in die Grenzschicht liefert.
Allgemein kann die Anfachung der Längswirbel also durch einen einzigen zweiten Strömungsaktuator oder durch mehrere zweite Strömungsaktuatoren erfolgen. In beiden Fällen kann der zweite Strömungsaktuator als verfahrbare oder fixe von der Strömungsoberfläche vorstehende Erhebung ausgebildet sein oder der zweite Strömungsaktuator kann eine Ausblasöffnung zum Ausblasen von Ausblasfluid zur Anfachung der Längswirbel aufweisen. In dem Fall, dass mehrere zweite Strömungsaktuatoren vorgesehen sind, können diese jeweils alle als verfahrbare oder fixe von der Strömungsoberfläche vorstehende Erhebung ausgebildet sein oder alle zweiten Strömungsaktuatoren können eine Ausblasöffnung zum Ausblasen von Ausblasfluid zur Anfachung der Längswirbel aufweisen. Alternativ hierzu können einzelne der zweiten Strömungsaktuatoren als verfahrbare oder fixe von der Strömungsoberfläche vorstehende Erhebung ausgebildet sein und einzelne der zweiten Strömungsaktuatoren können eine Ausblasöffnung zum Ausblasen von Ausblasfluid zur Anfachung der Längswirbel aufweisen. In dem Fall, dass mehrere zweite Strömungsaktuatoren vorgesehen sind, können weiterhin jeweils sowohl Bohrungen als auch Schlitze bzw. sowohl fixe als auch verfahrbare Erhebungen vorgesehen sein.
Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt ein Messen zumindest eines Strömungsparameters der Fluidströmung, insbesondere der Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Strömungsrichtung, in einem in Bezug auf die Strömungsrichtung stromaufwärts der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren gelegenen Messbereich. In einem weiteren Schritt wird eine Soll-Betriebsbedingung für die einen oder mehreren zweiten Strömungsaktuatoren anhand des zumindest einen gemessenen Strömungsparameters ermittelt. In dem Fall, dass die einen oder mehreren zweiten Strömungsaktuatoren als aktive Strömungsaktuatoren ausgebildet sind, also als verfahrbare Erhebungen oder mit Ausblasöffnungen, erfolgt ein Einstellen der Betriebsbedingungen der einen oder mehreren zweiten Strömungsaktuatoren entsprechend den Soll-Betriebsbedingungen.
Innerhalb des Messbereichs können eine oder mehrere Messstellen vorgesehen sein. Die Messung des zumindest einen Strömungsparameters kann mittels Sensoren erfolgen, beispielsweise kann die Strömungsgeschwindigkeit mit Drucksensoren, Heizdrähten oder dergleichen gemessen werden. Insbesondere wird ein den Strömungsparameter repräsentierender Messwert ermittelt. Das Ermitteln der Betriebsbedingungen anhand des gemessenen Strömungsparameters kann insbesondere anhand einer Rechenvorschrift oder anhand einer Abgleichvorschrift für eine Zuordnungstabelle erfolgen, wonach jeweils einem Messwert jeweils eine Soll-Betriebsbedingung zugeordnet ist. Hierzu kann beispielsweise ein auf einer Recheneinheit installiertes Softwareprogramm vorgesehen sein, welches als Eingangsgröße eine Variable mit dem Messwert erhält und aus der Zuordnungstabelle die zu dem Messwert gehörige Soll-Betriebsbedingung als Variable ausgibt.
Die Betriebsbedingung kann insbesondere eine Ausblasbedingung für das Ausblasen des Ausblasfluids umfassen, insbesondere eine oder mehrere der folgenden Bedinungen: eine Strömungsrichtung des Ausblasfluids, eine Pulsrate, mit der das Ausblasfluid in zeitlich gepulster Weise ausgeblasen wird, ein Massenstrom des Ausblasfluids. Durch Einstellen einer oder mehrerer dieser Bedingungen erfolgt vorteilhaft eine Anpassung der Anfachung des Längswirbels in einfacher und effizienter Weise. Die Betriebsbedingung kann alternativ oder zusätzlich eine Stellbedingung für die Erhebungen umfassen, insbesondere eine Höhe, mit der die jeweilige Erhebung über die Strömungsoberfläche vorsteht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Strömungskörpersystem vorgesehen. Das Strömungskörpersystem kann insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen sein. Die im Zusammenhang mit dem Verfahren offenbarten Merkmale und Vorteile gelten somit in analoger Weise auch für das Strömungskörpersystem und umgekehrt.
Erfindungsgemäß weist das Strömungskörpersystem einen Strömungskörper mit einer sich in einer Strömungsrichtung oder einer Tiefenrichtung erstreckenden Strömungsoberfläche auf. Weiterhin weist das Strömungskörpersystem eine Strömungskontrollanordnung auf. Die Strömungskontrollanordnung umfasst einen oder mehrere der Strömungsoberfläche zugeordnete erste Strömungsaktuatoren, wobei die einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren zur Erzeugung von Längswirbeln ausgebildet sind. Weiterhin umfasst die Strömungskontrollanordnung einen oder mehrere der Strömungsoberfläche zugeordnete zweite Strömungsaktuatoren, wobei diese in der Strömungsrichtung bzw. der Tiefenrichtung beabstandet zu den einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren angeordnet sind und zur Anfachung der mittels der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren erzeugbaren Längswirbel ausbildet sind.
Durch die in Strömungsrichtung bzw. Tiefenrichtung aufeinander folgende Anordnung der ersten und der zweiten Strömungsaktuatoren kann in einfacher und effizienter Weise eine Stabilisierung bzw. Anfachung von mittels der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren erzeugbaren Längswirbeln erfolgen. Damit wird einer Ablösung einer über die Strömungsoberfläche strömenden Strömung zuverlässig vorgebeugt.
Es können insbesondere mehrere erste Strömungsaktuatoren vorgesehen sein, die zu einer ersten Aktuatorreihe angeordnet sind. Dabei sind die ersten Strömungsaktuatoren in einer sich quer zur Strömungsrichtung erstreckenden Querrichtung beabstandet zueinander angeordnet. Weiterhin können auch mehrere zweite Strömungsaktuatoren vorgesehen sein, die jeweils zu einer oder mehreren zweite Aktuatorreihen angeordnet sind. Beispielsweise können eine erste Aktuatorreihe und zusätzlich eine, zwei, drei, vier oder mehrere zweite Aktuatorreihen vorgesehen sein. Die zumindest eine zweite Aktuatorreihe ist in der Strömungsrichtung beabstandet zu der ersten Aktuatorreihe angeordnet. Innerhalb der zweiten Aktuatorreihe sind die zweiten Strömungsaktuatoren in der Querrichtung zueinander beabstandet. Damit weist die Strömungskontrollanordnung ein Strömungsaktuatorgitter oder -array auf. Innerhalb der ersten und der zweiten Aktuatorreihe können die ersten bzw. zweiten Strömungsaktuatoren beispielsweise fluchtend angeordnet sein, sodass diese eine gerade Reihe ausbilden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die ersten Strömungsaktuatoren und die zweiten Strömungsaktuatoren der ersten bzw. zweiten Aktuatorreihe zueinander auch in der Strömungsrichtung beabstandet oder versetzt angeordnet sind, sodass sich jeweils ein kurvenartiger Verlauf der ersten und der zweiten Aktuatorreihe ergibt. Generell kann vorgesehen sein, dass sich die erste und die zweite Aktuatorreihe entlang einander, insbesondere parallel zueinander erstrecken. Bevorzugt erstreckt sich die erste Aktuatorreihe entlang einer Vorderkante des Strömungskörpers.
Die ersten und/oder die zweiten Strömungsaktuatoren sind innerhalb der ersten bzw. zweiten Aktuatorreihe zueinander jeweils um einen vorbestimmten Abstand in der Querrichtung beabstandet, beispielsweise zwischen 10 mm und 300 mm. In diesem Bereich der Abstände wird für eine große Bandbreite von Strömungsrandbedingungen, wie die Strömungsgeschwindigkeit, eine gegenseitige Stabilisierung der Längswirbel erzielt.
In Bezug auf die Strömungs- oder Tiefenrichtung können ein jeweiliger erster Strömungsaktuator und ein jeweiliger zweiter Strömungsaktuator insbesondere mit einem Abstand in einem Bereich zwischen 10 mm und 500 mm zueinander angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform des Strömungskörpersystems ist vorgesehen, dass zumindest einer der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren als von der Strömungsoberfläche hervorstehende Erhebungen ausgebildet ist. Insbesondere können alle der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren, beispielsweise innerhalb der ersten Aktuatorreihe, als Erhebungen ausgebildet sein. Bevorzugt weisen die Erhebungen ist eine jeweilige Erhebungen ortsfest gegenüber der Strömungsoberfläche ausgebildet, das heißt, sie stehen mit einer fixen Höhe von dieser hervor. Dadurch wird ein passiver erster Strömungsaktuator ausgebildet.
Damit wird eine konstruktiv einfache Lösung zur zuverlässigen Erzeugung der Längswirbel bereitgestellt. Insbesondere sind hierbei keine bewegten Teile zur Realisierung der Strömungsaktuatoren erforderlich, was insbesondere hinsichtlich Wartung und Betriebszuverlässigkeit vorteilhaft ist.
Die Erhebungen können weiterhin relativ zu der Strömungsoberfläche verstellbar oder verfahr ausgeführt sein, wobei eine Höhe, mit welcher die jeweilige Erhebung über die Strömungsoberfläche vorsteht, einstellbar ist. Hierbei kann insbesondere eine rein binäre Einstellbarkeit vorgesehen sein, bei der die Erhebungen zwischen einer Arbeitsposition, in welcher diese über die Strömungsoberfläche hervorstehen, und einer Einfahrposition, in welcher die Erhebungen fluchtend mit der Strömungsoberfläche abschließen, bewegbar sind. Eine solche binäre Einstellbarkeit kann beispielsweise mit eine Klappmechanismus realisiert sein, bei dem die Erhebungen mittels einer Stellvorrichtung, wie z.B. einer Feder, aus der Strömungsoberfläche hervorklappbar, also aus dieser herausschwenkbar sind.
Folglich kann eine jeweilige Erhebung allgemein aus der Strömungsoberfläche heraus und in diese hinein bewegbar ausgeführt sein. Somit kann die Höhe, mit der die Erhebung von der Strömungsoberfläche vorsteht eingestellt werden. Eine derartige Gestaltung bietet den Vorteil, dass die Erzeugung von Längswirbeln zu- oder abschaltbar ist bzw. sind die Eigenschaften des erzeugten Längswirbels flexibel einstellbar und können insbesondere an die Strömungsrandbedingungen angepasst werden. Die Erhebung kann somit einen aktiven Strömungsaktuator oder, wie oben beschrieben, einen passiven Strömungsaktuator ausbilden. Weiterhin kann auf diese Weise der durch die Erhebungen hervorgerufene Strömungswiderstand lokal verändert werden.
Zur Ausbildung einer jeweilige Erhebung an der Strömungsoberfläche kann der jeweilige erste Strömungsaktuator auch einen in dessen Geometrie veränderbaren Bereich der Strömungsoberfläche ausbilden, insbesondere einen reversibel verformbaren Bereich der Strömungsoberfläche .
Generell kann vorgesehen sein, dass die Erhebungen eine von der Strömungsoberfläche abstehende und sich schräg oder quer zu der Strömungsrichtung sowie schräg zu der Querrichtung erstreckende Strömungslenkungsoberfläche aufweisen. Hierzu bieten sich beispielsweise Strömungsplatten als Erhebungen an. Auch kann vorgesehen sein, dass die Erhebungen eine rampenförmige, quaderförmige oder ähnliche Gestalt aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Strömungskörpersystems bildet zumindest einer der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren eine Ausblasöffnung an der Strömungsoberfläche zum Ausblasen von Ausblasfluid aus. Dies bietet den Vorteil, dass die Eigenschaften des mittels des einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren erzeugbaren Längswirbels einstellbar, insbesondere an die Strömungsparameter der Fluidströmung anpassbar sind. Es kann also beispielsweise eine erste Aktuatorreihe vorgesehen sein, innerhalb derer sowohl als Erhebungen ausgeführte erste Strömungsktuatoren als auch erste Strömungsktuatoren mit Ausblasöffnungen vorgesehen sind. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass alle ersten Strömungsaktuatoren der ersten Aktuatorreihe Ausblasöffnungen aufweisen.
Ein jeweiliger erster Strömungsaktuator kann insbesondere als fluidischer Oszillator ausgebildet sein. Dabei bildet ein jeweiliger Strömungsaktuator zumindest eine Ausblasöffnung an der Strömungsoberfläche aus. An diese ist ein Kanalsystem angeschlossen, das dazu ausgelegt ist, in der Strömung des Ausblasfluids eine selbsterregte Schwingung zu erzeugen. Damit kann ohne bewegliche Teile, also bei geringem Wartungsaufwand und mit hoher Zuverlässigkeit, eine gepulste Ausblasung und somit eine effiziente Erregung von Längswirbeln erzielt werden. Gleichzeitig wird durch die Ausblasöffnungen kein parasitärer Strömungswiderstand an der Strömungsoberfläche erzeugt.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Ausblasöffnung bei zumindest einem der einen oder mehreren der ersten Strömungsaktuatoren durch einen sich schräg zu der Strömungsrichtung erstreckenden Schlitz ausgebildet ist. Hierbei ist die Ausblasöffnung als länglicher Schlitz, beispielsweise mit rechteckförmiger Gestalt ausgebildet. Der Schlitz weist eine sich schräg oder winkelig zur Strömungsrichtung bzw. Tiefenrichtung erstreckende Längserstreckung auf. Mit einer derartigen Gestaltung ist in effektiver Weise eine Scherschicht zwischen dem Ausblasfluid und der die Strömungsoberfläche umströmenden Fluidströmung erzeugbar, welche zur Bildung von Längswirbeln führt.
Alternativ oder zusätzlich hierzu kann vorgesehen sein, dass bei zumindest einem der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren die Ausblasöffnung als Bohrung ausgebildet ist, deren Längsachse eine Richtungskomponente senkrecht zur Strömungsrichtung bzw. Tiefenrichtung aufweist. Demnach ist die Ausblasöffnungen kreisförmig ausgebildet. Die Ausblasöffnung bildet das Ende der in dem Strömungskörper ausgebildeten Bohrung. Die Bohrung weist eine Längsachse auf, die schräg zu einer Normalrichtung verläuft. Die Normalrichtung steht senkrecht zu einer Tangente an die Strömungsoberfläche im Bereich der Ausblasöffnung und verläuft damit quer zur Strömungsrichtung bzw. Tiefenrichtung und quer zur Querrichtung. Die Längsachse der Bohrung verläuft weiterhin schräg oder quer zur Strömungsrichtung. Mit anderen Worten ist die Längsachse um eine in der Querrichtung verlaufende Achse und um eine in der Strömungsrichtung verlaufende Achse gedreht. Damit ist das Ausblasfluid in einer durch die Längsachse definierten Ausblasrichtung ausblasbar, welche eine senkrecht zur Strömungsrichtung der Fluidströmung stehende Richtungskomponente aufweist. Die senkrecht zur Strömungsrichtung der Fluidströmung stehende Richtungskomponente des Ausblasfluids bewirkt in effizienter Weise ein Andrehen der Fluidströmung und damit in vorteilhafter Weise die Bildung von Längswirbeln.
Generell kann also ein einziger erster Strömungsaktuator vorgesehen sein oder es können mehrere erste Strömungsaktuatoren vorgesehen sein. In beiden Fällen kann der erste Strömungsaktuator als verfahrbare oder fixe von der Strömungsoberfläche vorstehende Erhebung ausgebildet sein oder der erste Strömungsaktuator kann ein Ausblasöffnung zum Ausblasen von Ausblasfluid zur Erzeugung der Längswirbel aufweisen. In dem Fall, dass mehrere erste Strömungsaktuatoren vorgesehen sind, können diese jeweils alle als verfahrbare oder fixe von der Strömungsoberfläche vorstehende Erhebung ausgebildet sein oder alle ersten Strömungsaktuatoren können ein Ausblasöffnung zum Ausblasen von Ausblasfluid zur Erzeugung der Längswirbel aufweisen. Alternativ hierzu können einzelne der ersten Strömungsaktuatoren als verfahrbare oder fixe von der Strömungsoberfläche vorstehende Erhebung ausgebildet sein und einzelne der ersten Strömungsaktuatoren können eine Ausblasöffnung zum Ausblasen von Ausblasfluid zur Erzeugung der Längswirbel aufweisen. In dem Fall, dass mehrere erste Strömungsaktuatoren vorgesehen sind, können weiterhin jeweils sowohl Bohrungen als auch Schlitze bzw. sowohl fixe als auch verfahrbare Erhebungen vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zumindest einer der einen oder mehreren zweiten Strömungsaktuatoren zur Anfachung der Längswirbel als von der Strömungsoberfläche hervorstehende Erhebungen ausgebildet. Insbesondere kann dies auf die gleiche oder auf ähnliche Weise realisiert sein, wie anhand der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren beschrieben, sodass auf eine Wiederholung an dieser Stelle verzichtet wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest einer der zweiten Strömungsaktuatoren eine Ausblasöffnung der Strömungsoberfläche zum Ausblasen eines Ausblasfluids zur Anfachung der mittels der Strömungsaktuatoren der ersten Aktuatorreihe erzeugbaren Längswirbel ausbildet. Damit wird also die Möglichkeit geschaffen, stromabwärts der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren ein Ausblas- oder Druckfluid aus Ausblasöffnungen der Strömungsoberfläche auszublasen. Dadurch erfolgt ein zusätzlicher Energieeintrag in die Strömung und insbesondere in den Längswirbel. Dadurch wird der Längswirbel angefacht bzw. verstärkt. Dies kann insbesondere die Vergrößerung der Wirbelstärke und/oder die Verringerung dessen Querschnittsfläche umfassen.
Wie oben beschrieben können sowohl die ersten als auch die zweiten Strömungsaktuatoren jeweils als aktive Strömungsaktuatoren mit einer Ausblasöffnung ausgebildet sein. Hierbei kann insbesondere eine Fluidfördereinrichtung zum Ausblasen von Fluid aus Öffnungen der Strömungsoberfläche vorgesehen sein, wobei sowohl Strömungsaktuatoren mit und ohne Nettomassenstrom umfasst sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Strömungskörpersystems ist bei zumindest einem der zweiten Strömungsaktuatoren die Ausblasöffnung als Schlitz oder Bohrung ausgebildet. Insbesondere kann die Ausblasöffnung des jeweiligen zweiten Strömungsaktuators in gleicher oder ähnlicher Weise ausgebildet sein, wie die anhand der voranstehenden Ausführungsformen beschriebenen Ausblasöffnungen der ersten Aktuatorreihe, sodass auf eine Wiederholung an dieser Stelle verzichtet wird.
Allgemein kann ein einziger zweiter Strömungsaktuator vorgesehen sein oder es können mehrere zweite Strömungsaktuatoren vorgesehen sein. In beiden Fällen kann der zweite Strömungsaktuator als verfahrbare oder fixe von der Strömungsoberfläche vorstehende Erhebung ausgebildet sein oder der zweite Strömungsaktuator kann eine Ausblasöffnung zum Ausblasen von Ausblasfluid aufweisen. In dem Fall, dass mehrere zweite Strömungsaktuatoren vorgesehen sind, können diese jeweils alle als verfahrbare oder fixe von der Strömungsoberfläche vorstehende Erhebung ausgebildet sein oder alle zweiten Strömungsaktuatoren können eine Ausblasöffnung zum Ausblasen von Ausblasfluid zur Anfachung der Längswirbel aufweisen. Alternativ hierzu können einzelne der zweiten Strömungsaktuatoren als verfahrbare oder fixe von der Strömungsoberfläche vorstehende Erhebung ausgebildet sein und einzelne der zweiten Strömungsaktuatoren können eine Ausblasöffnung zum Ausblasen von Ausblasfluid zur Anfachung der Längswirbel aufweisen. In dem Fall, dass mehrere zweite Strömungsaktuatoren vorgesehen sind, können weiterhin jeweils sowohl Bohrungen als auch Schlitze bzw. sowohl fixe als auch verfahrbare Erhebungen, insbesondere auch gemischt innerhalb einer jeweiligen zweiten Aktuatorreihe, vorgesehen sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist Luftfahrzeug mit einem Strömungskörpersystem nach einer der voranstehenden Ausführungsformen vorgesehen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Strömungskörper des Strömungskörpersystems einen aerodynamische Leitkörper, wie ein Seiten- oder Höhenleitwerk, oder einen aerodynamischen Auftriebskörper, wie einen Flügel, des Luftfahrzeugs bildet oder an einem aerodynamischen Leit- oder Auftriebskörper des Luftfahrzeugs vorgesehen ist. Auch kann der Strömungskörper durch eine Außenhaut des Luftfahrzeugs gebildet sein.
Allgemein kann das erfindungsgemäße Strömungskörpersystem überall eingesetzt werden, wo einer Ablösung einer über eine Strömungsoberfläche strömenden Fluidströmung vorgebeugt werden soll. Insbesondere kommen hier Anwendungen an Außenoberflächen von Fahrzeugen, beispielsweise von Land-, Luft-, Raum- oder Wasserfahrzeugen in Betracht. Auch in hydraulischen Leitungssystemen, wie in Klimaanlagen oder in Energieerzeugungsanlagen, kann das Strömungskörpersystem verwendet werden.
Folglich kann der Strömungskörper des Strömungskörpersystems auch durch einen durchströmten Körper, wie beispielsweise ein Rohr, ein Kniestück oder dergleichen ausgebildet sein. Bei einem Luftfahrzeug kann hierbei insbesondere ein Triebwerkseinlauf oder ein Überleitungsbereich von Brennkammer zu Turbine als Strömungskörper des Strömungskörpersystems vorgesehen sein. Auch Rohre von Klimaanlagen können als Strömungskörper mit der Strömungskontrollanordnung des oben beschrieben Strömungskörpersystems ausgestattet sein. Bei durchströmten Körpern wird durch die Strömungskontrollanordnung in effizienter und zuverlässiger Weise einer Ablösung vorgebeugt, wodurch ein Druckverlust in der Strömung verringert wird. Das erfindungsgemäße Strömungskörpersystem bietet insbesondere bei einer Ausführung der ersten und/oder zweiten Strömungsaktuatoren als aktive Strömungsaktuatoren den Vorteil bei wechselnden Anström- oder Durchströmbedingungen adaptierbar zu sein, was insbesondere bei Triebwerken oder Rohren von Klimaanlage, die jeweils mit wechselnden Strömungsbedingungen betrieben werden, besonders günstig ist.
Unter dem Begriff „Strömungsaktuator“ wird hierin allgemein eine physische Struktur oder ein Vorrichtung verstanden, welche dazu ausgelegt ist, eine Störung in Form eines Wirbels in eine an einer Strömungsoberfläche entlangströmenden Fluidströmung an einer vorbestimmten Stelle der Strömungsoberfläche einzubringen. Ein Strömungsaktuator kann insbesondere durch eine von der Strömungsoberfläche vorstehende physische Struktur selbst oder durch eine Vorrichtung ausgebildet sein, welche eine physische Struktur der Strömungsoberfläche, wie z.B. eine Öffnung derselben, bildet und welche eine Einrichtung zur Erzeugung einer Druckfluidströmung aus der physischen Struktur heraus ausgebildet ist.
In Bezug auf Richtungsangaben und Achsen, insbesondere auf Richtungsangaben und Achsen, die den Verlauf von physischen Strukturen betreffen, wird hierin unter einem Verlauf einer Achse, einer Richtung oder einer Struktur „entlang“ einer anderen Achse, Richtung oder Struktur verstanden, dass diese, insbesondere die sich in einer jeweiligen Stelle der Strukturen ergebenden Tangenten jeweils in einem Winkel von kleiner 45 Grad, bevorzugt kleiner 30 Grad und insbesondere bevorzugt parallel zueinander verlaufen.
In Bezug auf Richtungsangaben und Achsen, insbesondere auf Richtungsangaben und Achsen, die den Verlauf von physischen Strukturen betreffen, wird hierin unter einem Verlauf einer Achse, einer Richtung oder einer Struktur „quer“ zu einer anderen Achse, Richtung oder Struktur verstanden, dass diese, insbesondere die sich in einer jeweiligen Stelle der Strukturen ergebenden Tangenten jeweils in einem Winkel von größer oder gleich 45 Grad, bevorzugt größer oder gleich 60 Grad und insbesondere bevorzugt senkrecht zueinander verlaufen.
Hierin wird in Bezug auf eine Strömungsrichtung einer Fluidströmung insbesondere die Richtung einer ungestörten Strömung außerhalb einer Grenzschicht angesehen, die sich an einer Strömungsoberfläche ausgebildet, über die bzw. entlang derer die Fluidströmung strömt.
Unter einer Fluidströmung werden hierin sowohl Strömungen von kompressiblen als auch inkompressiblen Fluiden verstanden, die jeweils in einem gasförmigen oder einem flüssigen Aggregatszustand vorliegen können. Weiterhin kann eine Fluidströmung im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch in Form einer Strömungen mit sowohl flüssigen als auch gasförmigen Volumenanteilen vorliegen. Insbesondere sind Strömungen von Umgebungsluft, Verbrennungsgasgemische von Gasturbinen, Wasser und Wasserdampf, Kühlmittel von Klimaanlagen, wie z.B. R134a, R744, R1234yf, Fluidströmungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Strömungskörpersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als schematische Darstellung;
2 eine perspektivische Ansicht eines Strömungsaktuators des Strömungskörpersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als schematische Darstellung;
3 eine perspektivische Ansicht eines Strömungsaktuators des Strömungskörpersystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als schematische Darstellung;
4 eine perspektivische Ansicht eines Strömungsaktuators des Strömungskörpersystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als schematische Darstellung;
5 eine perspektivische Ansicht eines Strömungsaktuators des Strömungskörpersystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als schematische Darstellung;
6 ein Luftfahrzeug mit einem Strömungskörpersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als schematische Darstellung; und
7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Beispiels eines Strömungskörpersystems 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Strömungskörpersystem 1 weist einen Strömungskörper 2 und eine Strömungskontrollanordnung 3 auf.
Wie in 1 gezeigt ist, weist der Strömungskörper 2 eine Strömungsoberfläche 2a auf, welche zur Überströmung mit einem Umgebungsfluid in einer Strömungsrichtung x vorgesehen ist.
Wie in 1 weiterhin gezeigt, kann der Strömungskörper 2 insbesondere eine sich in einer Strömungskörper-Längsrichtung L2 erstreckende Vorderkante 2A aufweisen, welche in Bezug auf eine Strömungsrichtung x des Umgebungsfluids ein vorderes Ende des Strömungskörpers 2 bildet. Die Strömungsoberfläche 2a kann insbesondere einen ersten Oberflächenbereich 2s, der eine Saugseite S2 des Strömungskörpers 2 definiert, und einen eine Druckseite P2 des Strömungskörpers 2 definierenden zweiten Oberflächenbereich 2p aufweisen. Die Strömungsoberfläche 2a erstreckt sich flächig in einer quer zu der Strömungskörper-Längsrichtung L2 verlaufenden Strömungskörper-Tiefenrichtung T2, wobei der Strömungskörper 2 zur Umströmung mit einer Strömungsrichtung x entlang der Strömungskörper-Tiefenrichtung T2 vorgesehen ist.
Wie in 1 schematisch und beispielhaft dargestellt ist, kann die Strömungskontrollanordnung 3 insbesondere eine erste Aktuatorreihe 31 und zumindest eine zweite Aktuatorreihe 32, 33 aufweisen. In 1 sind beispielhaft zwei zweite Aktuatorreihen 32, 33 dargestellt. Im Folgenden wird daher auf diese beispielhafte Gestaltung Bezug genommen. Selbstverständlich können auch lediglich eine oder mehr als zwei zweite Aktuatorreihen 32, 33 vorgesehen sein. Bei dem in 1 beispielhaft gezeigten Strömungskörpersystem 1 ist die Strömungskontrollanordnung 3 an dem die Saugseite S2 definierenden ersten Oberflächenbereich 2s der Strömungsoberfläche 2a vorgesehen.
Wie in 1 beispielhaft gezeigt ist, weist die erste Aktuatorreihe 31 mehrere der Strömungsoberfläche 2a zugeordnete erste Strömungsaktuatoren 31A auf, wobei die ersten Strömungsaktuatoren 31A der ersten Aktuatorreihe 31 zur Erzeugung von Längswirbeln V ausgebildet sind. In 1 sind die ersten Strömungsaktuatoren 31A der ersten Aktuatorreihe 31 lediglich symbolisch als Rechtecke dargestellt. Die strukturelle Gestaltung der ersten Strömungsaktuatoren 31A wird im Folgenden noch im Detail anhand der 2 bis 5 beschrieben. In 1 ist weiterhin ein mittels eines jeweiligen ersten Strömungsaktuators 31A erzeugbarer Längswirbel V in schematischer Weise angedeutet. Wie in 1 dargestellt, sind die ersten Strömungsaktuatoren 31A der ersten Aktuatorreihe 31 zu einer Reihe angeordnet. Innerhalb dieser sind die ersten Strömungsaktuatoren 31A entlang einer sich quer zur Strömungsrichtung x erstreckenden Querrichtung y zueinander beabstandet angeordnet. Bei dem in 1 beispielhaft dargestellten Strömungskörpersystem 1 erstreckt sich die erste Aktuatorreihe 31 entlang der Vorderkante 2A des Strömungskörpers 2. Damit sind die ersten Strömungsaktuatoren 31A der ersten Aktuatorreihe 31 weiterhin entlang der Strömungskörper-Längsrichtung L2 zueinander beabstandet angeordnet.
Wie 1 weiterhin zeigt, weisen die zweiten Aktuatorreihen 32, 33 ebenfalls jeweils mehrere der Strömungsoberfläche 2a zugeordnete zweite Strömungsaktuatoren 32A, 33A auf. Wie in 1 beispielhaft dargestellt, sind die zweiten Strömungsaktuatoren 32A, 33A der zweiten Aktuatorreihen 32, 33 jeweils zu einer Reihe angeordnet. Innerhalb dieser sind die Strömungsaktuatoren 32A, 33A entlang der Querrichtung y zueinander beabstandet angeordnet. Bei dem in 1 beispielhaft dargestellten Strömungskörpersystem 1 erstrecken sich die zweiten Aktuatorreihen 32, 33 jeweils entlang der ersten Aktuatorreihe 31. Damit sind die Strömungsaktuatoren 32A, 33A der zweiten Aktuatorreihen 32, 33 weiterhin entlang der Strömungskörper-Längsrichtung L2 zueinander beabstandet angeordnet. Die zweiten Aktuatorreihen 32, 33 sind jeweils in der Strömungsrichtung x bzw. in der Strömungskörper-Tiefenrichtung T2 beabstandet zu der ersten Aktatorreihe 31 angeordnet. In 1 sind die zweiten Strömungsaktuatoren 32A, 33A der zweiten Aktuatorreihe 32, 33 lediglich symbolisch als Kreise dargestellt.
Anstelle von einer ersten Aktuatorreihe 31 und zumindest einer zweiten Aktuatorreihe 32, 33 kann auch jeweils lediglich ein erster Strömungsaktuator 31A und einer oder mehrere weitere in der Strömungsrichtung x zu diesem beabstandete zweite Strömungsaktuatoren 32A, 33A vorgesehen sein. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die gegebenenfalls vorhandenen Aktuatorreihen allgemein kurvenförmig verlaufen.
Bevorzugt bilden die zweiten Strömungsaktuatoren 32A, 33A jeweils Ausblasöffnungen 22, 23 der Strömungsoberfläche 2a zum Ausblasen eines Ausblasfluids aus. Die durch die zweiten Strömungsaktuatoren 32A, 33A ausgebildeten Ausblasöffnungen 22, 23 können insbesondere durch Schlitze oder Bohrungen ausgebildet sein.
Wird der in 1 beispielhaft gezeigte Strömungskörper 2 mit einer Fluidströmung in der Strömungsrichtung x an dessen Strömungsoberfläche 2a umströmt, werden durch die ersten Strömungsaktuatoren 31A der ersten Aktuatorreihe 31 Längswirbel V erzeugt. In 1 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich ein einziger Längswirbel V schematisch angedeutet. Durch die Längswirbel V wird Energie von der Außenströmung in die Grenzschicht der Fluidströmung eingebracht, was einer Ablösung der Fluidströmung von der Strömungsoberfläche 2a vorbeugt. Die durch die zweiten Strömungsaktuatoren 32A, 33A der zweiten Aktuatorreihen 32, 33 ausgebildeten Ausblasöffnungen 22, 23 sind derart ausgelegt, dass ein durch diese ausblasbares Ausblas- oder Druckfluid die Wirbelstärke des Längswirbels im Bereich der Ausblasöffnungen vergrößert. Dies kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass die Ausblasöffnungen 22, 23 der zweiten Aktuatorreihen 32, 33 jeweils eine Strömungsrichtung des Ausblasfluids in etwa tangential zu der Drehrichtung der Längswirbel definieren, also sich beispielsweise mit einer Richtungskomponente entlang der Querrichtung y erstrecken. Durch das Ausblasen des Druckfluids aus den Ausblasöffnungen 22, 23 der zweiten Aktuatorreihen 32, 33 wird die Wirbelstärke der durch die Strömungsaktuatoren 31A der ersten Aktuatorreihe 31 erzeugten Längswirbel vergrößert und die Längswirbel werden somit angefacht bzw. verstärkt. Auf diese Weise wird über einen großen Bereich der Strömungsfläche 2a entlang der Strömungsrichtung wirksam und effizient der Ablösung der Fluidströmung vorgebeugt.
Die 2 und 3 zeigen jeweils beispielhaft mögliche Gestaltungen der ersten Strömungsaktuatoren 31A. In beiden Fällen sind die Strömungsaktuatoren 31A als von der Strömungsoberfläche 2a hervorstehende Erhebungen 25 ausgebildet. In 2 ist ein einzelner erster Strömungsaktuator 31A gezeigt, bei dem die Erhebung 25 als ein Paar von Strömungsplatten 26A, 26B ausgebildet ist. Selbstverständlich kann die Erhebung 25 auch durch lediglich eine einzige Strömungsplatte 26A, 26B ausgebildet sein. Die Strömungsplatten 26A, 26B stehen von der Strömungsoberfläche 2a ab und sind in der Querrichtung y zueinander beabstandet. In 2 ist beispielhaft außerdem eine Beabstandung der Strömungsplatten 26A, 26B in der Strömungskörper-Längsrichtung L2 gezeigt. Die Strömungsplatten 26A, 26B weisen jeweils eine Längserstreckung auf, welche schräg zur Strömungsrichtung x ausgerichtet ist. Wie in 2 gezeigt, bilden die Strömungsplatten 26A, 26B sich schräg oder quer zu der Strömungsrichtung x bzw. der Strömungskörper-Tiefenrichtung T2 sowie schräg oder quer zu der Querrichtung y bzw. der Strömungskörper-Längsrichtung L2 erstreckende Strömungslenkungsoberflächen 25a aus. Eine in der Strömungsrichtung x strömende Fluidströmung erfährt damit durch die als Strömungsplatten 26A, 26B ausgebildete Erhebung 25 lokal eine Ablenkung in der Querrichtung y, wodurch je Strömungsplatte 26A, 26B jeweils zumindest ein Längswirbel gebildet wird. In 2 sind die Strömungsplatten 26A, 26B winkelig zueinander angeordnet, insbesondere bilden diese entlang der Strömungsrichtung x ein V-förmige Gestalt mit sich in Strömungsrichtung x vergrößerndem Abstand zwischen den Strömungsplatten 26A, 26B.
In 3 ist ein einzelner erster Strömungsaktuator 31A gezeigt, bei dem die Erhebung 25 als eine Rampe 27 ausgebildet ist. Die in 3 beispielhaft gezeigte Rampe 27 weist eine dreieckförmige Frontfläche 27a auf, wobei ein Normalenvektor (nicht gezeigt) auf die Frontfläche 27a eine entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung x gerichtete Richtungskomponente aufweist. Gemäß der beispielhaften Darstellung in 3 ist die Frontfläche 27a derart orientiert, dass ein Normalenvektor (nicht gezeigt) auf die Frontfläche 27a eine entgegengesetzt zu der Strömungskörper-Tiefenrichtung T2 gerichtete Richtungskomponente aufweist. Wie in 3 weiterhin beispielhaft gezeigt ist, verjüngt sich die Frontfläche 27a in der Strömungsrichtung x bzw. in der Strömungskörper-Tiefenrichtung T2. Ferner nimmt eine Höhe der Rampe 27 in Bezug auf eine senkrecht zur Strömungsrichtung x und senkrecht zur Querrichtung y stehenden Normalrichtung z entlang der Strömungsrichtung x bzw. der Strömungskörper-Tiefenrichtung T2 zu. Die Normalrichtung z kann insbesondere durch einen Normalenvektor (nicht gezeigt) an die Strömungsoberfläche 2a definiert sein.
Die in den 2 und 3 beispielhaft gezeigten Erhebungen 25 können jeweils ortsfest gegenüber der Strömungsoberfläche 2a ausgebildet sein. Hierbei ragen die Erhebungen 25 jeweils mit konstanter, zeitlich unveränderlicher Höhe in Bezug auf die Normalrichtung z aus der Strömungsoberfläche 2a heraus. Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass die Erhebungen 25 in deren Höhe verstellbar ausgeführt sind, insbesondere deren Höhe relativ zu der Strömungsoberfläche 2a verstellbar ist. Dies kann beispielsweise mittels eines mechanischen Verstellmechanismus (nicht dargestellt) realisiert werden.
Obwohl vorstehend beispielhaft die konstruktive Gestaltung eines ersten Strömungsaktuators 31A beschrieben wurde, kann auch ein zweiter Strömungsaktuator 32A, 33A auf diese Weise ausgebildet sein.
Die 4 und 5 zeigen beispielhaft weitere mögliche Gestaltungen eins ersten Strömungsaktuators 31A. In den 4 und 5 bilden der erste Strömungsaktuator 31A jeweils eine Ausblasöffnung 21 an der Strömungsoberfläche 2a zum Ausblasen von Ausblasfluid aus. Eine durch einen jeweiligen zweiten Strömungsaktuator 32A, 33A ausgebildete Ausblasöffnung 22, 23 kann auf die gleiche Weise ausgeführt sein, wie die durch einen jeweiligen ersten Strömungsaktuator 31A ausgebildete Ausblasöffnungen 21. Die folgenden Ausführungen gelten damit in analoger Weise auch für die einen oder mehreren zweiten Strömungsaktuatoren 32A, 33A.
Wie in den 4 und 5 gezeigt, wird das Ausblasfluid mittels einer oder mehrerer Fluidfördereinrichtungen 34 den Ausblasöffnungen 21, 22, 23 zugeführt. Die Fluidfördereinrichtung 34 bildet in funktioneller Hinsicht ein Druckfluidquelle und kann beispielsweise durch eine Pumpe ausgebildet sein. Bei der Verwendung des Strömungskörpersystems 1 in einem Luftfahrzeug kann die Fluidfördereinrichtung 34 beispielsweise durch einen Anschluss an einen Zapfluftteil eines Triebwerks realisiert sein. Der Zapfluftteil bildet damit die Druckfluidquelle. In den 4 und 5 ist die Fluidfördereinrichtung 34 lediglich symbolisch dargestellt. Die Fluidfördereinrichtung 34 kann insbesondere zum kontinuierlichen oder zeitlich gepulsten Ausblasen von Ausblasfluid ausgebildet sein. Ein zeitlich gepulstes Ausblasen kann insbesondere für das Ausblasen von Druckfluid aus den Ausblasöffnungen 22, 23 der zweiten Strömungsaktuatoren 32A, 33A zum Anfachen der Längswirbel vorgesehen sein.
4 zeigt beispielhaft eine Gestaltung der Ausblasöffnungen 21 eines ersten Strömungsaktuators 31A als länglicher Schlitz. Der Schlitz weist einander gegenüberliegende und eine die Längserstreckung des Schlitzes definierende Längsseitenwandungen 21A auf. Weiterhin weist der Schlitz Querseitenwandungen 21B auf, welche die Längsseitenwandungen 21A verbinden. Die Seitenwandungen 21A, 21B definieren eine rechteckförmige Gestalt des Schlitzes. Der Schlitz erstreckt sich schräg zu der Strömungsrichtung x. Insbesondere erstrecken sich die Längsseitenwandungen 21A schräg zu der Strömungsrichtung x. In 4 ist beispielhaft gezeigt, dass der Schlitz sich schräg zu der Strömungskörper-Tiefenrichtung T2 erstreckt. Die Seitenwandungen 21A, 21B des Schlitzes können insbesondere senkrecht an die Strömungsoberfläche 2a angeschlossen sein, wie dies in 4 beispielhaft gezeigt ist. Dadurch wird eine durch Seitenwandungen 21A, 21B des Schlitzes definierte Ausblasrichtung des Ausblasfluids in der Normalenrichtung z erzielt. Durch die Längserstreckung des Schlitzes schräg zur Strömungsrichtung x wird beim Ausblasen von Ausblasfluid eine Scherschicht erzeugt, welche zur Bildung eines Längswirbels führt, wenn eine Fluidströmung über die Strömungsoberfläche 2a strömt.
5 zeigt beispielhaft eine Gestaltung der Ausblasöffnungen 21 eines ersten Strömungsaktuators 31A durch eine Bohrung. Die Ausblasöffnung 21 bildet hierbei ein Ende einer in dem Strömungskörper 2 ausgebildeten Bohrung und kann insbesondere kreisförmig ausgebildet sein, wie in 5 gezeigt. Die Bohrung weist eine Längsachse L auf, die schräg zu der Normalrichtung z verläuft. Hierbei weist die Längsachse L der Bohrung insbesondere eine Richtungskomponente in der Querrichtung y auf. In 4 ist beispielhaft gezeigt, dass die Längsachse L der Bohrung eine Richtungskomponente entlang der Strömungskörper-Längsrichtung L2 aufweist. Damit weist die Längsachse L eine Richtungskomponente senkrecht zur Strömungsrichtung x auf. Auf diese Weise erfolgt ein Ausblasen von Ausblasfluid aus der Ausblasöffnung 21 mit einer Ausblasrichtung senkrecht zur Strömungsrichtung x bzw. entlang der Querrichtung gerichteten Richtungskomponente. Dies bewirkt die Bildung eines Längswirbels, wenn eine Fluidströmung über die Strömungsoberfläche 2a strömt. Wird eine Ausblasöffnung 22, 23 eines jeweiligen zweiten Strömungsaktuators 32A, 33A als Bohrungen, wie in 5 beispielhaft gezeigt, ausgebildet, ist aufgrund der Erstreckung der Längsachse L der Bohrung mit einer Richtungskomponente entlang der Querrichtung y eine Ausblasfluid in etwa tangential zu der Drehrichtung des mittels der Strömungsaktuatoren 31A des ersten Strömungsaktuators 31A erzeugbaren Längswirbels V ausblasbar. Auf diese Weise wird durch das Druckfluid dem Längswirbel V weitere Energie zur Drehung in Drehrichtung durch das Ausblasfluid zugeführt und der Längswirbel damit angefacht.
Bei dem in 1 beispielhaft gezeigten Strömungskörpersystem 1 ist vorgesehen, dass die ersten Strömungsaktuatoren 31A der ersten Aktuatorreihe 31 alle als Erhebungen 25, insbesondere gegenüber der Strömungsoberfläche 2a ortsfeste Erhebungen 25, ausgebildet sind, und die zweiten Strömungsaktuatoren 32A, 33A der zweiten Aktuatorreihe 32, 33 alle als Ausblasöffnungen 22, 23. Alternativ können auch in einer oder mehreren der Aktuatorreihen 31, 32, 33 jeweils sowohl als Ausblasöffnungen 21, 22, 23 ausgeführte Strömungsaktuatoren 31A, 32A, 33A als auch als Erhebungen 25 - ortsfest oder verstellbar relativ zur Strömungsoberfläche 2a - ausgeführte Strömungsaktuatoren 31A, 32A, 33A vorgesehen sein.
6 zeigt beispielhaft ein Luftfahrzeug 100 mit einem Strömungskörpersystem 1. Das Strömungskörpersystem 1 ist auf eine der voranstehend beschriebenen Arten ausgebildet. Das Strömungskörpersystem 1 kann insbesondere an einem Flügel 101, einem Höhenleitwerk 102 und/oder an einem Seitenleitwerk 103 vorgesehen sein, z.B. wie in 6 gezeigt. Der Flügel 101, das Höhenleitwerk 102 oder das Seitenleitwerk 103 und/oder jeweils eine Komponente desselben bilden jeweils einen Strömungskörper 2 des Strömungskörpersystems 1, an dem die Strömungskontrollanordnung 3 vorgesehen ist.
7 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens M zur Vorbeugung einer Ablösung einer Fluidströmung. Das Verfahren wird im Folgenden unter Bezugnahme auf das voranstehend beschriebene Strömungskörpersystem 1 beschrieben.
In einem ersten Verfahrensschritt M1 erfolgt ein Erzeugen von Längswirbeln zur Vorbeugung der Ablösung der Strömung von der Strömungsoberfläche 2a. Die Längswirbel werden mittels der ersten Strömungsaktuatoren 31A der ersten Aktuatorreihe 31, beispielsweise durch die Erhebungen 25 oder durch Ausblasen von Ausblasfluid aus den durch die ersten Strömungsaktuatoren 31A der ersten Aktuatorreihe 31 ausgebildeten Ausblasöffnungen 21.
In einem weiteren Verfahrensschritt M2 werden die Längswirbel mittels der zweiten Strömungsaktuatoren 32A, 33A angefacht bzw. verstärkt, beispielsweise durch Ausblasen von Ausblasfluid aus den in der Strömungsoberfläche 2a ausgebildeten Ausblasöffnungen 22, 23 der zweiten Strömungsaktuatoren 32A, 33A. Die oben beschriebene Vergrößerung der Wirbelstärke des Längswirbels durch das Ausblasen des Ausblasfluids aus den Ausblasöffnungen 22, 23 der zumindest einen zweiten Aktuatorreihe 32, 33 führt damit zu einer Stabilisierung des Längswirbels, sodass dieser über einen großen Bereich der Strömungsoberfläche 2a der Grenzschicht Energie zuführt und dadurch einer Ablösung der Fluidströmung vorbeugt.
Wie in 7 gezeigt, können optional weitere Verfahrensschritte M3 bis M5 durchgeführt werden. Demnach erfolgt optional ein Messen M3 zumindest eines Strömungsparameters der Fluidströmung in einem in Bezug auf die Strömungsrichtung x stromaufwärts der ersten Strömungsaktuatoren 31A gelegenen Messbereich 24. Der Messbereich 24 ist schematisch in 1 gezeigt. Beispielsweise kann der Messbereich 24 als ein Bereich der Strömungsoberfläche 2a definiert sein, der sich gegebenenfalls entlang der ersten Aktuatorreihe 31 erstreckt Auch kann der Messbereich 24 durch die Vorderkante 2A ausgebildet sein. Das Messen M3 erfolgt mittels Sensoren (nicht dargestellt), beispielsweise Drucksensoren zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit.
Weiterhin erfolgt ein Ermitteln M4 einer Soll-Betriebsbedingung für die zweiten Strömungsaktuatoren 32A, 33A anhand des zumindest einen gemessenen Strömungsparameters. Falls die zweiten Strömungsaktuatoren 32A, 33A, wie in 1 beispielhaft gezeigt, mit Ausblasöffnungen 22, 23 ausgebildet sind, kann die Betriebsbedingung beispielsweise ein Ermitteln einer Pulsrate für das Ausblasen des Ausblasfluids umfassen. Falls die zweiten Strömungsaktuatoren 32A, 33A durch verfahrbare Erhebungen 25 ausgebildet sind (nicht gezeigt), kann die Betriebsbedingung beispielsweise ein Ermitteln einer Höhe umfassen, mit der die Erhebungen über die Strömungsoberfläche 2a in Normalrichtung z vorstehen. In beiden Fällen kann jeweils eine Steuerungsvorrichtung (nicht gezeigt), beispielsweise in Form einer digitalen Steuerungsvorrichtung mit einem Prozessor und einem Speicher, vorgesehen sein. Der Prozessor ist zum Empfang von durch die Sensoren erzeugten Signalen ausgebildet. Weiterhin ist der Prozessor zum Ausführen eines auf dem Speicher abgelegten Softwareprogramms ausgebildet, welches der Stärke der Signale entsprechende Werte als Eingangsgrößen erhält und als Ausgangsgröße Werte ausgibt, aufgrund derer der Prozessor Ausgangssignale erzeugt. Die Ausgangsgrößen beziehen sich auf Stellgrößen zur Einstellung der Soll-Betriebsbedingungen.
Ferner erfolgt ein Einstellen M5 der Betriebsbedingungen der zweiten Strömungsaktuatoren 32A, 33A entsprechend den Soll-Betriebsbedingungen. Das Einstellen erfolgt beispielsweise durch die Erzeugung von Ausgangssignalen durch die Steuerungsvorrichtung, wobei die Ausgangssignale eine Betätigung einer Stellvorrichtung, beispielsweise in Form der Fluidfördereinrichtung 34 oder eines Bewegungsmechanismus (nicht gezeigt) zum Ein- und Ausfahren der Erhebungen 25, bewirken.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar.
Bezugszeichenliste

1: Strömungskörpersystem
2: Strömungskörper
2a: Strömungsoberfläche
2A: Vorderkante des Strömungskörpers
2s: saugseitiger Oberflächenbereich der Strömungsoberfläche
2p: druckseitiger Oberflächenbereich der Strömungsoberfläche
3: Strömungskontrollanordnung
21: Ausblasöffnung des jeweiligen ersten Strömungsaktuators
21A: Längsseitenwandung einer als Schlitz ausgebildeten Ausblasöffnungen
21B: Querseitenwandung einer als Schlitz ausgebildeten Ausblasöffnungen
22, 23: Ausblasöffnungen des jeweiligen zweiten Strömungsaktuators
24: Messbereich
25: Erhebung
25a: Strömungslenkungsoberfläche
26A, 26B: Strömungsplatten
27: Rampe
27a: Frontfläche der Rampe
31: erste Aktuatorreihe
31A: erster Strömungsaktuator
32: zweite Aktuatorreihe
32A: zweiter Strömungsaktuator
33: zweite Aktuatorreihe
33A: zweiter Strömungsaktuator
34: Fluidfördereinrichtung
100: Luftfahrzeug
101: Flügel des Luftfahrzeugs
102: Höhenleitwerk des Luftfahrzeugs
103: Seitenleitwerk des Luftfahrzeugs
x: Strömungsrichtung
y: Querrichtung
z: Normalrichtung
L2: Strömungskörper-Längsrichtung
P2: Druckseite
S2: Saugseite
T2: Strömungskörper-Tiefenrichtung
V: Längswirbel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1710156 B1 [0004]

Claims

Verfahren (M) zur Vorbeugung einer Ablösung einer in einer Strömungsrichtung (x) über eine Strömungsoberfläche (2a) strömenden Fluidströmung mit folgenden Verfahrensschritten: Erzeugen (M1) von Längswirbeln (V) zur Vorbeugung der Ablösung der Strömung von der Strömungsoberfläche (2a) mittels eines oder mehrerer der Strömungsoberfläche (2a) zugeordneten ersten Strömungsaktuatoren (31A); und Anfachen (M2) der Längswirbel (V) mittels eines oder mehrerer der Strömungsoberfläche (2a) zugeordneten zweiten Strömungsaktuatoren (32A; 33A), die in der Strömungsrichtung (x) stromabwärts des ersten Strömungsaktuators (31A) angeordnet sind.
Verfahren (M) nach Anspruch 1, wobei zur Erzeugung der Längswirbel (V) eine erste Aktuatorreihe (31A) mit mehreren ersten Strömungsaktuatoren (31A) und zur Anfachung der Längswirbel (V) zumindest eine zweite Aktuatorreihe (32; 33) mit mehreren zweiten Strömungsaktuatoren (32A; 33A) vorgesehen ist.
Verfahren (M) nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest einer der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren (31A) zur Erzeugung der Längswirbel (V) als von der Strömungsoberfläche (2a) hervorstehende Erhebung (25) ausgebildet ist und/oder die Längswirbel (V) durch Ausblasen eines Ausblasfluids aus einer jeweiligen in der Strömungsoberfläche (2a) ausgebildeten ersten Ausblasöffnung (21) der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren (31A) erzeugt werden.
Verfahren (M) nach Anspruch 3, wobei die Ausblasöffnung (21) von zumindest einem der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren (31A) durch einen sich schräg zu der Strömungsrichtung (x) erstreckenden Schlitz ausgebildet ist und/oder die Ausblasöffnung (21) von zumindest einem der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren (31A) durch eine Bohrung ausgeführt ist, durch welche das Ausblasfluid mit einer senkrecht zur Strömungsrichtung (x) der Fluidströmung stehende Richtungskomponente ausgeblasen wird.
Verfahren (M) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei zumindest einer der einen oder mehreren zweiten Strömungsaktuatoren (32A; 33A) zur Anfachung der Längswirbel (V) als von der Strömungsoberfläche (2a) hervorstehende Erhebung (25) ausgebildet ist und/oder die Längswirbel durch Ausblasen von Ausblasfluid aus einer jeweiligen in der Strömungsoberfläche (2a) ausgebildeten Ausblasöffnungen (22; 23) von einem oder mehreren der zweiten Strömungsaktuatoren (32A; 33A) angefacht werden.
Verfahren (M) nach Anspruch 5, wobei die Ausblasöffnung (22; 23) von zumindest einem der einen oder mehreren zweiten Strömungsaktuatoren (32A; 33A) als Schlitz oder Bohrung ausgebildet ist.
Verfahren (M) nach einem der voranstehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend die folgenden Verfahrensschritte: Messen (M3) zumindest eines Strömungsparameters der Fluidströmung in einem in Bezug auf die Strömungsrichtung (x) stromaufwärts des einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren (31A) gelegenen Messbereich (24); Ermitteln (M4) einer Soll-Betriebsbedingung für die einen oder mehreren zweiten Strömungsaktuatoren (32A; 33A) anhand des zumindest einen gemessenen Strömungsparameters; und Einstellen (M5) der Betriebsbedingungen der einen oder mehreren zweiten Strömungsaktuatoren (32A; 33A) entsprechend den Soll-Betriebsbedingungen.
Verfahren (M) nach Anspruch 7, wobei die Betriebsbedingung eine Ausblasbedingungen für das Ausblasen des Ausblasfluids, insbesondere eine oder mehrere der Bedingungen der Gruppe bestehend aus einer Strömungsrichtung des Ausblasfluids, einer Pulsrate, mit der das Ausblasfluid in zeitlich gepulster Weise ausgeblasen wird und ein Massenstrom des Ausblasfluids, oder eine Höhe, mit welcher eine Erhebung (25) über die Strömungsfläche (2a) vorsteht, umfasst.
Strömungskörpersystem (1), aufweisend: einen Strömungskörper (2) mit einer sich in einer Strömungsrichtung (x) erstreckenden Strömungsoberfläche (2a); und eine Strömungskontrollanordnung (3) mit einem oder mehreren der Strömungsoberfläche (2a) zugeordneten ersten Strömungsaktuatoren (31A), die zur Erzeugung von Längswirbeln (V) ausgebildet sind, und mit einem oder mehreren der Strömungsoberfläche (2a) zugeordneten zweiten Strömungsaktuatoren (32A; 33A), die in der Strömungsrichtung (x) beabstandet zu den einen oder mehreren ersten Aktuatoren (31A) angeordnet und zum Anfachen der Längswirbel (V) ausgebildet sind.
Strömungskörpersystem (1) nach Anspruch 9, wobei eine erste Aktuatorreihe (31A) mit mehreren ersten Strömungsaktuatoren (31A) und zumindest eine zweite Aktuatorreihe (32; 33) mit mehreren zweiten Strömungsaktuatoren (32A; 33A) vorgesehen ist.
Strömungskörpersystem (1) nach Anspruch 9 oder 10, wobei zumindest einer der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren (31A) als von der Strömungsoberfläche (2a) hervorstehende Erhebung (25) ausgebildet ist und/oder zumindest einer der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren (31A) eine Ausblasöffnung (21) an der Strömungsoberfläche (2a) zum Ausblasen von Ausblasfluid ausbildet.
Strömungskörpersystem (1) nach Anspruch 11, wobei die Ausblasöffnung (21) von zumindest einem der einen oder mehreren ersten Strömungsaktuatoren (31A) durch einen sich schräg zu der Strömungsrichtung (x) erstreckenden Schlitz ausgebildet ist und/oder die Ausblasöffnung (21) von zumindest einem der einen oder mehreren der ersten Strömungsaktuatoren (31A) als Bohrung ausgebildet ist, deren Längsachse (L) eine Richtungskomponente senkrecht zur Strömungsrichtung (x) aufweist.
Strömungskörpersystem (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei zumindest einer der einen oder mehreren zweiten Strömungsaktuatoren (32A; 33A) als von der Strömungsoberfläche (2a) hervorstehende Erhebung (25) ausgebildet ist und/oder zumindest einer der zweiten Strömungsaktuatoren (32A; 33A) eine Ausblasöffnung (22; 23) der Strömungsoberfläche (2a) zum Ausblasen eines Ausblasfluids zur Anfachung der mittels der Strömungsaktuatoren (31A) der ersten Aktuatorreihe (31) erzeugbaren Längswirbel (V) ausbildet.
Strömungskörpersystem (1) nach Anspruch 13, wobei die Ausblasöffnung (22; 23) von zumindest einem der einen oder mehreren zweiten Aktuatoren (32A; 33A) als Schlitz oder Bohrung ausgebildet ist.
Luftfahrzeug (100) mit einem Strömungskörpersystem (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 14.