DE102021209284A1

DE102021209284A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Beeinflussung einer Fluidhauptströmung und Düse

Info

Publication number: DE102021209284A1
Application number: DE102021209284.5A
Authority: DE
Inventors: Alessandro Bassetti
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2021-08-24
Filing date: 2021-08-24
Publication date: 2023-03-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) und ein Verfahren zur Beeinflussung einer Fluidhauptströmung, insbesondere einer Auslass-Strömung eines Strahltriebwerks, wobei ein doppelwandiges Wandelement (2) ein Hauptströmungsvolumen (10) zur Führung der Fluidhauptströmung begrenzt, wobei das doppelwandige Wandelement (2) eine Innenwand (4) und eine Außenwand (3) umfasst, wobei zwischen Innen- und Außenwand (4, 3) mindestens ein Hohlraum (5) zur Führung mindestens einer Sekundärströmung ausgebildet ist, wobei die zwischen dem Hohlraum (5) und dem Hauptströmungsvolumen (10) angeordnete Innenwand (4) zumindest abschnittsweise mittels Durchgangsöffnungen (18) perforiert ausgebildet ist, wobei die Durchgangsöffnungen (18) der perforierten Innenwand (4) derart angeordnet und/oder ausgebildet sind und/oder dass ein Abstand zwischen Innen- und Außenwand (4, 3) derart variiert, dass die durch die Durchgangsöffnungen (18) von dem mindestens einen Hohlraum (5) in das Hauptströmungsvolumen (10) strömende Sekundärströmung eine Wirbelstruktur in der Fluidhauptströmung induziert, sowie eine Düse.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Beeinflussung einer Fluidhauptströmung eines angeströmten, aerodynamischen Bauteils, insbesondere einer Auslass-Strömung eines Strahltriebwerks, sowie eine Düse.
Wird ein aerodynamisches Bauteil wie z.B. ein Strahltriebwerk oder ein Flügel bzw. Flügelklappen eines Flugzeugs angeströmt, so kann Lärm durch eine konvektiveakustische Wechselwirkung eines das Bauteil anströmenden Fluids mit dem Bauteil emittiert werden.
Insbesondere in Strahltriebwerken bzw. Gas-Turbinen finden Verdichtungs-, Verbrennungs- und/oder Expansionsprozesse eines Fluids, beispielsweise Luft, statt, wobei durch oder während dieser Prozesse eine Strömung des Fluids entstehen kann. Eine solche Strömung kann mit Komponenten der Gas-Turbine interagieren. Weiter kann eine solche Strömung mit Komponenten eines durch die Gas-Turbine angetriebenen Luftfahrzeugs, wie beispielsweise Flügeln, in Kontakt treten. Eine solche strömungstechnische Interaktion erzeugt neben anderen Effekten auch akustische Emissionen, insbesondere Schallwellen. Auch können bei einem Mischungsprozess der Strömung mit dem die Gas-Turbine umgebenden Fluid akustische Emissionen entstehen. Diese akustischen Emissionen können durch den Menschen wahrnehmbar sein und insbesondere als störender Lärm empfunden werden.
Ein relevanter Anteil von Fluglärm wird durch den Antrieb von Luftfahrzeugen, insbesondere beim Starten und Landen, generiert. Es ist ein Anliegen von Herstellern von Gas-Turbinen und Luftfahrtunternehmen, eine nachteilhafte Schallausbreitung, insbesondere im Sinne der Lärmreduktion, einzudämmen und eine derart nachteilhafte Schallausbreitung durch Gas-Turbinen und/oder andere aerodynamische Bauteile zu vermindern.
Aus der EP 0 702 141 A2 ist beispielsweise ein schallabsorbierendes Element für eine Abgasdüse einer Überschallstrahlturbine beschrieben, welches aus einer porösen Platte und einer Honigwabenstruktur, oder einer porösen Platte und einem Toruskern besteht. Kühlende Luft wird veranlasst, entlang einer inneren Oberfläche der Düsenplatte zu strömen und durch Löcher der porösen Platte gegen einen Liner zu strömen.
Der Stand der Technik hat zum Nachteil, dass die beschriebenen Anwendungen eine Reduktion von akustischen Emissionen bisher nicht hinreichend gut lösen. Durch strömungsmechanische Technologien erzeugte akustische Emissionen können nur durch eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Beeinflussung von Fluidströmungen vermindert werden.
Es stellt sich das technische Problem, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Beeinflussung einer Fluidhauptströmung sowie eine Düse zu schaffen, welche akustische Emissionen beim Anströmen eines aerodynamischen Bauteils, insbesondere eines Strahltriebwerks, reduzieren.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Eine grundlegende Idee der Erfindung ist es, eine Hauptfluidströmung eines angeströmten, aerodynamischen Bauteils, insbesondere eines Strahltriebwerks, mittels induzierter Wirbelstrukturen derart zu beeinflussen, dass akustische Emissionen reduziert werden können.
Vorgeschlagen wird daher eine Vorrichtung zur Beeinflussung einer Fluidhauptströmung eines angeströmten Bauteils, insbesondere einer Auslass-Strömung eines Strahltriebwerks.
Ein angeströmtes Bauteil kann mit einem Fluid in eine fluiddynamische Interaktion treten, d.h. ein Bauteil wird von dem Fluid angeströmt, wodurch Energie vom Fluid auf das Bauteil und/oder umgekehrt übertragen werden kann. Insbesondere kann das Bauteil oder Abschnitte des Bauteils vom Fluid aber auch umströmt und/oder durchströmt werden, wie es beispielsweise bei einem Strahltriebwerk der Fall ist.
Ein Fluid kann insbesondere ein Gas oder Gasgemisch, wie beispielsweise Luft, sein. Das Fluid kann durch veränderliche Kenngrößen bzw. Eigenschaften wie Dichte, Druck, Temperatur, Geschwindigkeit, und/oder Richtung beschrieben werden bzw. charakterisiert sein. Das Fluid kann mechanische Schwingungen, insbesondere durch Menschen wahrnehmbaren Schall, übertragen und/oder erzeugen. Schwingungen können sich im Fluid über Schallwellen ausbreiten. Der Schall kann hierbei, insbesondere als akustische Emission und/oder in Abhängigkeit eines Schalldruckpegels, gemessen und/oder wahrgenommen werden.
Ist das Fluid bewegt, beispielsweise weil es mittels eines Strahltriebwerks zu einer Bewegung angeregt wird, so kann eine solche Bewegung als Strömung bezeichnet werden. Insbesondere durchströmt eine Strömung ein Volumen bzw. ist in einem Volumen angeordnet. Eine Strömung wird vorzugsweise durch Feldgrößen beschrieben, die insbesondere die genannten Kenngrößen/Eigenschaften des Fluids einem oder mehreren Orten in einem Volumen und/oder einem oder mehreren Zeitpunkten zuordnen. So ergeben sich vorzugweise Dichte-, Druck-, Temperatur-, Geschwindigkeits- und/oder Richtungsfelder bzw. Feldgrößen sowie zugehörige (Feld)Gradienten, die eine Strömung in einem Volumen hinreichend genau beschreiben. Auch vorstellbar ist, dass die Kenngrößen/Eigenschaften einem oder mehreren in dem Volumen bewegten Fluidpartikeln zugeordnet werden, wobei ein Fluid mehrere Fluidpartikel umfassen kann. Ein Fluidpartikel kann in dem Volumen zu verschiedenen Zeitpunkten an verschiedenen Orten angeordnet sein. So können Trajektorien einer oder mehrerer Strömungen, insbesondere innerhalb des Volumens, nachvollzogen werden, beispielsweise durch computergestützte Simulationen und/oder Windkanalexperimente. Auch können beispielsweise, vorzugsweise mittels der beschriebenen Feldgrößen, Wirbelstrukturen der Strömung, also auch Bewegungen von Fluidpartikeln innerhalb einer Strömung, beschrieben werden.
Weiter kann, insbesondere durch Änderung bzw. Anpassung einer oder mehrerer Kenn- bzw. Feldgrößen, eine Schallübertragungseigenschaft des Fluids, insbesondere ein Schalldruck, eine Schallenergie, eine Schallintensität, eine Schallleistung, eine Amplitude und/oder eine Frequenz einer Schallwelle, veränderbar bzw. beeinflussbar sein.
Es ist weiter denkbar, dass ein Volumen von mehreren Strömungen bzw. Fluiden durchströmt wird und/oder dass mehrere Strömungen in dem Volumen durchmischt werden und/oder sich, insbesondere gegenseitig, beeinflussen. Eine Beeinflussung einer Strömung bezeichnet insbesondere eine Veränderung von Kenn- und/oder Feldgrößen bzw. Eigenschaften der Strömung und/oder eine Veränderung der Schallübertragungseigenschaften. Vorzugsweise wird eine Fluidhauptströmung mittels der Vorrichtung und/oder mittels einer durch die Vorrichtung geführten oder erzeugten Sekundärströmung beeinflusst.
Die Fluidhauptströmung bezeichnet eine, insbesondere veränderbare, Strömung eines angeströmten Bauteils bzw. eines Strahltriebwerks, welches für die Erzeugung und/oder das Übertragen von akustischen Emissionen ursächlich sein kann.
Die Fluidhauptströmung strömt insbesondere durch ein Hauptströmungsvolumen. Weiter strömt die Fluidhauptströmung von einer ersten Seite des Hauptströmungsvolumens in das Hauptströmungsvolumen ein. Eine solche erste Seite kann als eine Eingangsseite des Hauptströmungsvolumens bezeichnet werden. Nach dem Einströmen in das Hauptströmungsvolumen strömt die Fluidhauptströmung von der ersten Seite zu einer weiteren, insbesondere der ersten Seite gegenüberliegenden, Seite des Hauptströmungsvolumens. An der/durch die weitere Seite strömt die Fluidhauptströmung aus dem Hauptströmungsvolumen heraus. Eine solche weitere Seite kann als Ausgangsseite des Hauptströmungsvolumens bezeichnet werden. Hierbei ergibt sich eine Fluidhauptströmungsrichtung von der Eingangs- zur Ausgangsseite, wobei die Fluidhauptströmungsrichtung von stromaufwärts nach stromabwärts orientiert ist. Bereiche im Hauptströmungsvolumen, die sich näher an der Eingangs- als an der Ausgangsseite befinden können als stromaufwärts befindliche Bereiche und im umgekehrten Fall als stromabwärts befindliche Bereiche bezeichnet werden.
Aus dem Hauptströmungsvolumen strömt die Fluidhauptströmung in ein weiteres Volumen, wobei das weitere Volumen ein durch das aerodynamische Bauteil umfasstes Volumen oder ein das aerodynamische Bauteil umgebenes Volumen bzw. eine Umgebung sein kann. Insbesondere kann die Fluidhauptströmung oder eine aus der Fluidhauptströmung hervorgehende oder durch die Fluidhauptströmung beeinflusste Strömung in ein das Bauteil umgebenes Fluid, beispielsweise Luft, strömen und sich insbesondere mit einer weiteren Strömung, also einer außerhalb des Hauptströmungsvolumen strömenden Strömung, durchmischen. Somit können Schallwellen bzw. akustische Emissionen direkt oder indirekt von der Fluidhauptströmung verursacht und/oder an die Umgebung übertragen werden.
Das Hauptströmungsvolumen ist von einem doppelwandigen Wandelement begrenzt, vorzugsweise ummantelt, wobei die Vorrichtung das Wandelement umfasst.
Doppelwandig bezeichnet insbesondere, dass das Wandelement eine Innen- und eine Außenwand umfasst oder ausbildet. Zwischen Innen- und Außenwand ist mindestens ein Hohlraum ausgebildet. Hierbei ist die Innenwand zwischen dem Hohlraum und dem Hauptströmungsvolumen angeordnet. Das Wandelement kann ein oder mehrere Seitenwand/Seitenwände umfassen oder ausbilden, um beispielsweise die Innen- und Außenwand zu verbinden. Es ist auch vorstellbar, dass die Innen- und Außenwand derart geformt sind, dass sie gemeinsame Seiten ausbilden, durch welche sie miteinander verbunden sind, beispielsweise mittels einer Schweißnaht.
Vorzugsweise kann das doppelwandige Wandelement rotationssymmetrisch ausgebildet sein, beispielsweise als Hohlzylinder oder hohler Kegelstumpf. Hierbei bildet das Wandelement, insbesondere die Innenwand, eine Mantelfläche des Hohlzylinders oder Kegelstumpfs aus. Die Deck- und Grundfläche des Hohlzylinders bzw. Kegelstumpfs können hierbei teilweise offen sein, d.h. diese Flächen sind für ein Ein- und/oder Austreten eines Fluids bzw. einer Strömung, insbesondere der Fluidhauptströmung, in das von der Innenwand umfasste Innenvolumen geeignet. Das von dem Hohlzylinder umfasste Innenvolumen kann das Hauptströmungsvolumen umfassen oder bilden. Insbesondere kann das Hauptströmungsvolumen eine Symmetrieachse aufweisen. Diese kann z.B. der zentralen Längs- oder Symmetrieachse des doppelwandigen Wandelements entsprechen oder parallel zu dieser angeordnet sein. Die Fluidhauptströmungsrichtung kann hierbei parallel zu einer solchen Symmetrieachse und von stromaufwärts nach stromabwärts orientiert sein. Weiter ist die Außenwand zur Innenwand derart beabstandet, dass zwischen Innen- und Außenwand mindestens ein Hohlraum ausgebildet ist.
Zumindest abschnittsweise ist die Innenwand mittels Durchgangsöffnungen perforiert ausgebildet. Die Durchgangsöffnungen erstrecken sich hierbei vom Hohlraum durch die Innenwand zum von der Innenwand umfassten Volumen.
Hierbei dient der Hohlraum zwischen Innen- und Außenwand zur Führung mindestens einer Sekundärströmung. Insbesondere kann der Hohlraum mit einem Fluid gefüllt sein, wie beispielsweise Luft. Die Durchgangsöffnungen bezeichnen hierbei Öffnungen, die den Hohlraum mit dem Hauptströmungsvolumen strömungstechnisch verbinden, d.h. ein Fluid kann durch die Durchgangsöffnungen vom Hohlraum in das Hauptströmungsvolumen (aber auch umgekehrt) strömen. Eine solche Strömung sowie eine Strömung im Hohlraum wird als Sekundärströmung bezeichnet. Durch die Sekundärströmung kann dasselbe, das gleiche oder ein ähnliches Fluid wie die Fluidhauptströmung transportiert werden. Weiter kann die Sekundärströmung aus mehreren Strömungen und/oder Fluiden zusammengesetzt sein.
Erfindungsgemäß sind die Durchgangsöffnungen der perforierten Innenwand derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass die durch die Durchgangsöffnungen von dem mindestens einen Hohlraum in das Hauptströmungsvolumen strömende Sekundärströmung eine Wirbelstruktur in der Fluidhauptströmung induziert.
Die Durchgangsöffnungen können beispielsweise als Bohrungen in der Innenwand ausgebildet sein. Perforiert ausgebildet bezeichnet insbesondere, dass eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen entlang der Innenwand ausgebildet ist und diese Vielzahl eine Anordnung bzw. Perforation mit vorbestimmten Eigenschaften aufweist, z.B. dass sich zwischen den jeweiligen Durchgangsöffnungen insbesondere ein sich wiederholender Abstand befindet. Aber auch andere Eigenschaften, wie beispielsweise eine, insbesondere konstante, Veränderung des Abstands zwischen den Durchgangsöffnungen, eines Durchmessers und/oder einer Ausrichtung der Durchgangsöffnungen können die Anordnung bzw. eine Perforation beschreiben. Die Durchgangsöffnungen können dabei abschnittsweise angeordnet sein, d.h. dass die Innenwand nicht vollständig, sondern nur in einem oder mehreren Abschnitten, mit Durchgangsöffnung perforiert ausgebildet ist und/oder die Innenwand in Abschnitte unterteilbar ist, die Anordnungen mit unterschiedlichen Eigenschaften aufweisen. Abschnittsweise perforiert ausgebildet bezeichnet insbesondere, dass die Innenwand zumindest einen Abschnitt aufweisen kann, in welchem keine Durchgangsöffnungen ausgebildet sind. Ein Abschnitt kann insbesondere einen Bereich mit einer vorbestimmten Fläche, insbesondere größer als 10% der gesamten inneren Oberfläche der Innenwand, bezeichnen.
Beispielsweise kann durch ein Anströmen der Durchgangsöffnungen, insbesondere durch ein Anströmen mit der Fluidhauptströmung, mittels der erfindungsgemäßen Anordnung und/oder Ausbildung der Durchgangsöffnungen ein Druckgradient innerhalb des mindestens einen Hohlraums und/oder zwischen dem mindestens einen Hohlraum und dem Hauptströmungsvolumen erzeugt werden. Dieser Druckgradient kann zum Erzeugen der Sekundärströmung dienen.
Alternativ oder kumulativ variiert ein Abstand zwischen Innen- und Außenwand derart, dass die durch die Durchgangsöffnungen von dem mindestens einen Hohlraum in das Hauptströmungsvolumen strömende Sekundärströmung eine Wirbelstruktur in der Fluidhauptströmung induziert.
Beispielsweise kann durch ein Anströmen der Durchgangsöffnungen, insbesondere durch ein Anströmen mit der Fluidhauptströmung, und mittels der erfindungsgemäßen Veränderung der Beabstandung zwischen Innen- und Außenwand ein weiterer Druckgradient innerhalb des mindestens einen Hohlraums und/oder zwischen dem mindestens einen Hohlraum und dem Hauptströmungsvolumen erzeugt werden, wobei auch dieser zum Erzeugen der Sekundärströmung dienen kann.
Der/die so erzeugte(n) Druckgradient(en) kann/können das im mindestens einen Hohlraum befindliche Fluid derart in Bewegung versetzen, dass eine Sekundärströmung entsteht. Aber auch andere Feldgrößen bzw. Gradienten innerhalb des Hohlraums und/oder zwischen Hohlraum und Hauptströmungsvolumen, wie beispielsweise Geschwindigkeits- oder Temperaturgradienten, können die Sekundärströmung erzeugen.
Die Sekundärströmung strömt, beispielsweise auf Grund der beschriebenen Druckgradienten, vorzugsweise vom mindestens einen Hohlraum in das Hauptströmungsvolumen. Hierbei weist die Sekundärströmungen solche Kenn- und/oder Feldgrößen bzw. Eigenschaften auf, dass die Fluidhauptströmung bzw. die Kenn- und/oder Feldgrößen bzw. Eigenschaften der Fluidhauptströmung beeinflusst werden.
Durch die Beeinflussung induziert die Sekundärströmung Wirbelstrukturen in der Fluidhauptströmung. Diese Wirbelstrukturen beeinflussen insbesondere die Schallübertragungs- und/oder -erzeugungseigenschaften der Fluidhauptströmung derart, dass akustische Emissionen in das das Bauteil umgebende Fluid bzw. die Umgebung reduziert sind.
Weiter ist es auch möglich, dass akustische Emissionen, insbesondere akustische Resonanzen, innerhalb des Bauteils reduziert werden. So können insbesondere schwingungsempfindliche Bauteile geschont und/oder thermodynamische Prozesse, wie sie beispielsweise bei der Verbrennung eines Treibstoffs stattfinden, effizienter durchgeführt werden. Auch kann mittels der Vorrichtung Lärm innerhalb einer Flugzeugkabine reduziert werden.
Die Vorrichtung ist vorzugsweise Teil einer Gas-Turbine, insbesondere eines Strahltriebwerks. Dabei kann die Vorrichtung an einem (Fluidströmungs) Auslass einer Gas-Turbine angeordnet sein. Aber auch eine zu einer Gas-Turbine beabstandete Anordnung, beispielsweise vor einem Einlass und/oder hinter dem Auslass einer Gas-Turbine, ist vorstellbar. Die Vorrichtung ist vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff wie beispielsweise einer Titanlegierung hergestellt. Auch denkbar ist, dass die Vorrichtung teilweise oder vollständig aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt ist. Beide beispielshaften Werkstoffe zeichnen sich durch Eigenschaften aus, die für eine Beeinflussung einer Fluidhauptströmung eines Strahltriebwerks besonders geeignet sind, wie beispielsweise eine Dichte und mechanische Kenngrößen, die für ein geringes Gewicht der Vorrichtung vorteilhaft sind. Abhängig von der Höhe der Temperatur der Fluidhauptströmung und/oder Sekundärströmung und/oder Umgebungstemperatur ist ein metallischer Werkstoff einem Faserverbundwerkstoff vorzuziehen.
In einer weiteren Ausführungsform sind an der Außenwand Ein- und/oder Auslasseinrichtungen angeordnet und/oder die Außenwand bildet diese aus. Die Ein- und/oder Auslasseinrichtungen können Ein- und/oder Auslassöffnungen umfassen, durch welche ein Fluid in den mindestens einen Hohlraum ein- und/oder aus dem mindestens einen Hohlraum ausgelassen werden kann, insbesondere von/nach außen, aber nicht aus dem/in das Hauptströmungsvolumen. Das Fluid kann beispielsweise Luft aus der Umgebung umfassen. Auch kann das Fluid aus einer Strömung, insbesondere innerhalb der Gas-Turbine, beispielsweise mittels der Ein- und/oder Auslasseinrichtung, umgeleitet werden und mittels der Ein- und/oder Auslasseinrichtung dem Hohlraum zugeführt werden. Insbesondere kann das zugeführte Fluid andere Kenngrößen/Eigenschaften als das Fluid der Fluidhauptströmung aufweisen.
Weiter kann die Vorrichtung einen oder mehrere Kompressoren umfassen. Insbesondere ist denkbar, dass die Ein- und/oder Auslasseinrichtungen einen oder mehrere Kompressoren umfassen. Ein Kompressor kann genutzt werden, um ein Fluid zu komprimieren und das so komprimierte Fluid mittels der Ein- und/oder Auslasseinrichtungen dem mindestens einen Hohlraum zuzuführen bzw. aus dem Hohlraum abzuführen, beispielsweise abzusaugen.
So kann mittels der Ein- und/oder Auslasseinrichtung insbesondere ein Druckgradient zwischen Hohlraum und Hauptströmungsfluid derart verändert werden, dass sich eine Sekundärströmung einstellt.
Weiter kann die Vorrichtung eine Steuereinrichtung umfassen, um die Sekundärströmung derart zu steuern bzw. einzustellen, dass in der Fluidhauptströmung die erläuterten Wirbelstrukturen erzeugt werden. Insbesondere kann mittels der Steuereinrichtung der beschriebene Kompressor und/oder ein Ein- und Auslassen eines Fluids in/aus dem Hohlraum durch die Ein- und/oder Auslasseinrichtungen gesteuert werden. Die Steuereinrichtung kann mindestens einen Mikroprozessor oder mindestens eine integrierte Schaltung umfassen oder als solche(r) ausgebildet sein. Auch vorstellbar ist, dass die Steuereinrichtung Teil des Bauteils ist.
Insbesondere ist vorstellbar, dass Eigenschaften der Sekundärströmung zu Zeitpunkten bzw. in Betriebszuständen, in welchen akustische Emissionen in die Umgebung maßgeblich reduziert werden sollen, für ein Beeinflussen der Fluidhauptströmung zur Reduktion der akustischen Emissionen in die Umgebung, eingestellt werden. Solche Zeitpunkte bzw. Betriebszustände können beispielsweise Start- und Landphasen eines durch ein oder mehrere Strahltriebwerke angetriebenen Flugzeugs sein. Zu anderen Zeitpunkten, wie beispielsweise nach der Start- und vor der Landephase, können die Eigenschaften der Sekundärströmung mittels der Ein- und/oder Auslasseinrichtungen auf davon abweichende Werte eingestellt werden. Beispielsweise kann eine Einstellung gewählt werden, die für ein Reduzieren von akustischen Resonanzen innerhalb des Strahltriebwerks, also nicht primär in die Umgebung, und/oder innerhalb der Flugzeugkabine besonders vorteilhaft ist. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, um während der Start- und Landephasen akustische Emissionen in der Umgebung eines Flughafens zur Erfüllung von insbesondere gesetzlichen Vorgaben zu reduzieren und während der verbleibenden Flugzeit, also insbesondere nach Erreichen einer entsprechenden Flughöhe, ein für das Strahltriebwerk besonders schonendes akustisches Resonanzverhalten einzustellen und/oder einen für Passagiere eines Flugzeugs besonders angenehmen Lärmpegel in der Flugzeugkabine zu erreichen.
In einer weiteren Ausführungsform sind keine Durchgangsöffnungen in einem ersten Abschnitt der Innenwand angeordnet, der durch eine zickzack-förmige Begrenzungslinie von einem weiteren Abschnitt der Innenwand abgegrenzt ist, wobei im weiteren Abschnitt Durchgangsöffnungen angeordnet sind. Die Abschnitte können insbesondere zusammenhängende Abschnitte sein. Weiter können der erste und der weitere Abschnitt die gesamte innere Oberfläche der Innenwand umfassen.
Der erste Abschnitt ist insbesondere in einem Bereich der Innenwand angeordnet, der im Vergleich zum weiteren Abschnitt stromaufwärts der Fluidhauptströmungsrichtung angeordnet ist. Im weiteren Abschnitt können Durchgangsöffnungen gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Z.B. kann ein Abstand einer Durchgangsöffnung zur nächstliegenden Durchgangsöffnung für alle Durchgangsöffnungen gleich sein. Insbesondere kann auch genau eine oder aber mehrere Durchgangsöffnung(en) in den Zackenabschnitten des weiteren Abschnitts angeordnet sein.
Zackenförmige Teilabschnitte des weiteren Abschnitts erstrecken sich stromaufwärts hin zum ersten Abschnitt. So kann eine zick-zack-förmige Grenze zwischen dem ersten und dem weiteren Abschnitt entstehen.
Insbesondere verläuft die zickzack-förmige Begrenzungslinie in Umfangsrichtung entlang der Innenwand, insbesondere wenn eine Innenwandoberfläche als (innere) Mantelfläche eines Hohlzylinders oder hohlen Kegelstumpfs ausgebildet ist. Eine Mittellinie der Begrenzungslinie kann hierbei eine zu den Zackenspitzen des zick-zack-förmige Verlaufs gleichmäßig beabstandete Ausgleichslinie sein. Eine solche Mittellinie kann eine Umfangslinie der Innenwandoberfläche sein und, insbesondere vollständig, in einer Ebene verlaufen, die senkrecht zur erläuterten Längs- oder Symmetrieachse orientiert ist. Die Begrenzungslinie kann einen eckigen oder abgerundeten Verlauf aufweisen. Auch kann die Begrenzungslinie einen geschlossenen Verlauf aufweisen.
Der Bereich der Innenwand, in dem aufgrund der abschnittsweisen Anordnung von Durchgangsöffnungen, entlang einer Umfangslinie Abschnitte ohne Durchgangsöffnungen und Abschnitte mit Durchgangsöffnungen alternierend angeordnet sind, kann als Alternierungsbereich bezeichnet werden.
In diesem Alternierungsbereich strömt die Sekundärströmung folglich alternierend gemäß der zick-zack-förmigen Begrenzungslinie vom Hohlraum in das Hauptströmungsvolumen oder umgekehrt. So werden eine oder mehrere Wirbelstrukturen in die Fluidhauptströmung induziert, die besonders vorteilhaft für das Reduzieren von akustischen Emissionen sind.
Der so entstehende technische Effekt ist ähnlich zu aerodynamischen Effekten sogenannter Chevrons, die typischer Weise an einer Austrittkante einer Schubdüse eines Strahltriebwerks angeordnet sind. Die hier beschriebene Ausführungsform hat allerdings den weiteren technischen Vorteil, dass Schubkrafteinbußen gegenüber denen bei einem Einsatz von Chevrons geringer ausfallen können, da insbesondere nach dem Alternierungsbereich, also stromabwärts, die Sekundärströmung im ersten Abschnitt die Fluidhauptströmung weiter vorteilhaft beeinflussen kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Achswinkel einer ersten Durchgangsöffnung von einem Achswinkel einer weiteren Durchgangsöffnung verschieden, wobei ein Achswinkel ein Winkel zwischen einer Mittelachse einer Durchgangsöffnung und einer Innenwandnormalen, die einen Referenzpunkt der Durchgangsöffnung schneidet, ist.
Durchgangsöffnungen sind in der Innenwand angeordnet und/oder ausgebildet. Dabei sind die Durchgangsöffnungen vorzugsweise rundlich ausgebildet und weisen einen, insbesondere konstanten, Durchmesser auf. Die Durchgangsöffnungen können als Kanäle zum Leiten der Sekundärströmung vom Hohlraum in das Hauptströmungsvolumen, oder umgekehrt, ausgebildet sein. Hierbei weist jede Durchgangsöffnung eine Übergangsoberfläche zwischen Hohlraum und Kanal und eine Übergangsoberfläche zwischen Kanal und Hauptströmungsvolumen auf. Jede Übergangsoberfläche weist einen Mittelpunkt bzw. einen Flächenschwerpunkt auf, wobei die Mittelpunkte bzw. Flächenschwerpunkte miteinander durch eine Gerade bzw. Achse verbunden werden können. Eine solche Achse wird als Mittelachse bezeichnet. Eine Mittelachse kann insbesondere eine Bohrachse sein, wobei durch die Bohrung mit dieser Bohrachse die Durchgangsöffnung hergestellt wird. Die Mittelachse kann aber auch eine Längs- und/oder Symmetrieachse der Durchgangsöffnung sein.
Die Innenwand kann eine, insbesondere gekrümmte, Innenwandoberfläche aufweisen, wobei eine Innenwandnormale der Innenwandoberfläche hin zum Hauptströmungsvolumen orientiert ist. Die Innenwandoberfläche kann die Übergangsoberflächen zwischen Durchgangsöffnung und Hauptströmungsvolumen umfassen oder zumindest schneiden. Dies kann insbesondere bedeuten, dass die Übergangsoberflächen Teil der Innenwandoberfläche sein können. Insbesondere schneidet die Innenwandoberfläche die Mittelachsen der Durchgangsöffnungen, wobei dieser Schnittpunkt den Referenzpunkt darstellen kann. Auch kann ein Referenzpunkt der Durchgangsöffnung ein geometrischer Mittelpunkt, ein Volumenschwerpunkt, ein Mittelpunkt der Übergangsoberfläche zwischen Hohlraum und Durchgangsöffnung oder ein Mittelpunkt der Übergangsoberfläche zwischen Durchgangsöffnung und Hauptströmungsvolumen sein. Schneidet die Innenwandnormale den Referenzpunkt, so kann ein Winkel, insbesondere ein Achswinkel zwischen Mittelachse und Innenwandnormale bemessen werden. Der Achswinkel kann im mathematisch positiven Sinne bemessen werden.
Ist der Achswinkel zwischen einer ersten und einer weiteren Durchgangsöffnung verschieden, so kann die Sekundärströmung in vorteilhafter Weise unter den verschiedenen Winkeln in das Hauptströmungsvolumen strömen und so Wirbelstrukturen in die Fluidhauptströmung induzieren, die die Fluidhauptströmung derart beeinflussen, dass akustische Emissionen reduziert werden.
In einer weiteren Ausführungsform weisen in einer Querschnittsebene, die senkrecht zu einer Fluidhauptströmungsrichtung ist, Durchgangsöffnungen in einem ersten Teilkreisbogen jeweils einen ersten Achswinkel auf, wobei Durchgangsöffnungen in einem weiteren Teilkreisbogen jeweils einen weiteren Achswinkel aufweisen, wobei der erste und der weitere Achswinkel voneinander verschieden sind.
Die eingangs beschriebene Fluidhauptströmungsrichtung bezeichnet insbesondere eine Richtung, die sich als Mittelwert eines Richtungs- bzw. Geschwindigkeitsfelds der Fluidhauptströmung im Hauptströmungsvolumen ergibt. Die Fluidhauptströmungsrichtung kann insbesondere eine Achse, also eine Fluidhauptströmungsachse aufweisen. Die Fluidhauptströmungsrichtung ist vorzugsweise parallel zu einer Symmetrieachse des Hauptströmungsvolumens orientiert, wobei die Symmetrieachse und die Fluidhauptströmungsachse vorzugsweise übereinstimmen. Eine Querschnittsebene ist hierbei senkrecht zur Fluidhauptströmungsrichtung ausgerichtet. Ein Querschnitt der Vorrichtung liegt hierbei in der Querschnittsebene.
In einer solchen Querschnittsebene kann die Innenwand einen kreisförmigen oder kreisähnlichen Verlauf aufweisen, wobei dieser Verlauf in einen ersten Teilkreisbogen und mindestens einen weiteren Teilkreisbogen eingeteilt werden kann. Insbesondere kann das Hauptströmungsvolumen bzw. das von der Innenwand umfasste Innenvolumen in dem Querschnitt eine Querschnittsfläche und einen Querschnittsmittelpunkt aufweisen, wobei der Querschnittsmittelpunkt einem Flächenschwerpunkt der Querschnittsfläche entspricht. Teilkreisbögen können durch einen Teilkreisbogenwinkel bemessen werden bzw. charakterisiert sein. Der Teilkreisbogenwinkel kann zwischen einer ersten Radiallinie, die vom Querschnittsflächenmittelpunkt zu einem Endpunkt des Teilkreisbogens verläuft, und einer weiteren Radiallinie, die vom Querschnittsflächenmittelpunkt zu einem weiteren Endpunkt des Teilkreisbogens verläuft, bemessen werden. Im ersten Teilkreisbogen können Durchgangsöffnungen einen ersten Achswinkel und im weiteren Teilkreisbogen einen weiteren Achswinkel aufweisen. In einem bzw. entlang eines solchen Teilkreisbogen(s) in der Querschnittsebene sind eine oder mehrere Durchgangsöffnung(en) bzw. (ein) Quer- und/oder Längsschnitt(e) der Durchgangsöffnung(en) angeordnet.
Vorzugsweise weist ein Querschnitt vierzig Teilkreisbögen mit jeweils gleichen Teilkreisbogenwinkeln auf, wobei die Durchgangsöffnung(en) in jedem der Teilkreisbögen einen anderen Achswinkel aufweist. Die Anzahl der Teilkreisbögen und/oder die Achswinkel der Durchgangsöffnung(en) in den Teilkreisbögen kann/können jedoch anwendungsabhängig variieren. Insbesondere können mehrere Teilkreisbögen einen vollständigen Kreis bzw. einen Kreisbogen eines vollständigen Kreises ausbilden. Ein Radius bzw. eine Radiallinie eines solchen Kreises kann vorzugsweise eine Winkelreferenzachse ausbilden. Dies ist vorteilhaft, um eine Orientierung bzw. Anordnung eines Teilkreisbogens und/oder eines Kreisbogens zu beschreiben.
So kann die Sekundärströmung auf Grund der Vielzahl von verschiedenen Achswinkeln in zuverlässiger Weise Wirbelstrukturen in der Fluidhauptströmung induzieren, die beispielsweise teilweise gegenläufig und quer zur Fluidhauptströmungsrichtung ausgerichtet sind, wodurch Schallübertragungseigenschaften der Fluidhauptströmung derart verändert werden, dass akustische Emissionen in vorteilhafter Weise verringert sind.
In einer weiteren Ausführungsform ist in einer Längsschnittebene, die parallel zu einer Fluidhauptströmungsrichtung orientiert ist, mindestens eine Durchgangsöffnung in der Längsschnittebene angeordnet. Weiter liegen eine Innenwandnormale und eine Mittelachse der mindestens einen Durchgangsöffnung in der Längsschnittebene.
In der Längsschnittebene verläuft vorzugsweise eine Symmetrieachse des Hauptströmungsvolumens.
So kann die Sekundärströmung, insbesondere unter verschiedenen Achswinkeln, mit einem Richtungsanteil, der parallel zur Fluidhauptströmungsrichtung ist, in das Hauptströmungsvolumen strömen. Das Einströmen kann in oder entgegen der Fluidhauptströmungsrichtung erfolgen. Hierdurch wird in der Fluidhauptströmung eine Wirbelstruktur induziert, die in vorteilhafter Weise akustische Emissionen verringert.
Auch vorstellbar ist, dass eine Mittelachse so ausgerichtet ist, dass sie Anteile parallel zur Längsschnittebene und Anteile parallel zur Querschnittsebene aufweist. So können in vorteilhafter Weise Durchgangsöffnungen derart ausgerichtet werden, dass die Sekundärströmung anteilig parallel und quer zur Fluidhauptströmungsrichtung in das Hauptströmungsvolumen strömt. So können unterschiedliche Wirbelstrukturen in die Fluidhauptströmung induziert werden.
In einer weiteren Ausführungsform sind zwischen Innen- und Außenwand mindestens zwei Hohlräume zur Führung von jeweils einer Sekundärströmung ausgebildet sind, wobei ein Fluiddruck in den mindestens zwei Hohlräumen getrennt voneinander einstellbar ist.
Die mindestens zwei Hohlräume können durch mindestens eine Trennwand, die insbesondere parallel zu einer Fluidhauptströmungsrichtung verlaufen kann, räumlich voneinander getrennt sein. Räumlich voneinander getrennt bezeichnet, dass ein Fluiddruck, insbesondere ein Druckfeld der Sekundärströmung, in jedem der mindestens zwei Hohlräume einstellbar ist, wobei der Fluiddruck im ersten Hohlraum von Fluiddruck im zweiten Hohlraum verschieden sein kann.
Der Fluiddruck in den verschiedenen Hohlräumen kann über eine Anordnung der Durchgangsöffnungen in der Innenwand und/oder eine Variation des Abstands zwischen Innen- und Außenwand im Bereich der verschiedenen Hohlräume hohlraumspezifisch einstellbar sein. Insbesondere kann sich die Anordnung und/oder der Abstand in einem ersten Abschnitt der Innenwand, in welchen Durchgangsöffnungen zum ersten Hohlraum angeordnet sind, von der Anordnung und/oder dem Abstand in einem weiteren Abschnitt der Innenwand, in welcher Durchgangsöffnungen zum weiteren Hohlraum angeordnet sind, unterscheiden.
Auch vorstellbar ist, dass an der Außenwand jedes der mindestens zwei Hohlräume eine Ein- und/oder Auslasseinrichtung angeordnet ist. Die Ein- und Auslasseinrichtungen, die ein Fluid in den ersten Hohlraum ein- und auslassen, können einen Fluiddruck, insbesondere eine Sekundärströmung, im ersten Hohlraum einstellen. Der Fluiddruck kann gesteuert werden, wenn die Ein- und Auslasseinrichtungen wie zuvor beschrieben steuerbar ausgebildet sind. Im weiteren Hohlraum kann in gleicher Weise mittels der Ein- und Auslasseinrichtungen, die ein Fluid in den weiteren Hohlraum ein- und auslassen, ein Fluiddruck, insbesondere eine Sekundärströmung, eingestellt bzw. gesteuert werden.
Durch die mindestens zwei Hohlräume und das Einstellen eines Fluiddrucks in jedem der mindestens zwei Hohlräume kann eine Sekundärströmung derart von den mindestens zwei Hohlräumen in das Hauptströmungsvolumen strömen, dass Wirbelstrukturen in die Fluidhauptströmung induziert werden, die für ein Reduzieren von akustischen Emissionen besonders vorteilhaft sind.
In einer weiteren Ausführungsform verändert, insbesondere verringert, sich ein Abstand zwischen Innen- und Außenwand entlang der Fluidhauptströmungsrichtung. Der Abstand kann insbesondere ein Abstand in Radialrichtung sein.
Die Radialrichtung zeigt von der Innenwand zur Außenwand. Eine Radiallinie kann insbesondere eine Innenwandnormale sein. Ist das Hauptströmungsvolumen rotationssymmetrisch ausgebildet, so verläuft die beschriebene Linie senkrecht zu einer Rotationsachse des Hauptströmungsvolumens.
Der Abstand zwischen Innen- und Außenwand kann sich beispielsweise entlang der Fluidhauptströmungsrichtung verändern, insbesondere verringern. Mit anderen Worten verändert sich eine Querschnittfläche des mindestens einen Hohlraums in einer Querschnittsebene, die senkrecht zur Fluidhauptströmungsrichtung orientiert ist, entlang der Fluidhauptströmungsrichtung. So kann sich die Querschnittsfläche des mindestens einen Hohlraums beispielsweise von einem Bereich stromaufwärts zu einem Bereich stromabwärts verringern.
Durch den sich ändernden Abstand kann insbesondere ein Druckgradient innerhalb des mindestens einen Hohlraums erzeugt werden, so dass die Sekundärströmung vom Hohlraum in das Hauptströmungsvolumen strömt. Der Druckgradient kann hierbei mittels des sich verändernden Abstands derart eingestellt sein, dass eine Wirbelstruktur zur Reduktion von Schallerzeugung und/oder - übertragung in die Fluidhauptströmung induziert wird.
Weiter wird eine Düse mit einer Vorrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung eine Düsenlippe der Düse ausbildet oder an einer Düsenlippe der Düse angeordnet ist.
Eine Düse bezeichnet ein strömungsmechanisches Bauteil, welches das Druckfeld und/oder das Geschwindigkeitsfeld einer Strömung beeinflussen kann. Mittels der Düse kann beispielsweise ein Geschwindigkeitsfeld einer Strömung derart beeinflusst werden, dass eine Schubkraft eines Strahltriebwerks in vorteilhafter Weise erhöht ist. Hierbei begrenzt, insbesondere ummantelt, eine Düse ein Strömungsvolumen, insbesondere das Hauptströmungsvolumen. Vorzugsweise wird die Düse am Auslass einer Gas-Turbine angeordnet, also vor dem Übergang der Strömung von der Gas-Turbine in die Umgebung. Bei einem solchen Übergang kann es durch Durchmischung mit einer anderen Strömung bzw. einem anderen Fluid, beispielsweise dem die Gas-Turbine umgebenden Fluid, zu akustischen Emissionen kommen. Daher ist es insbesondere sinnvoll, eine Fluidhauptströmung vor dem beschriebenen Übergang in die Umgebung derart zu beeinflussen, dass akustische Emissionen, insbesondere bei der beschriebenen Durchmischung, reduziert sind.
Auch ist vorstellbar, dass eine Düse an einem Einlass eines Strahltriebwerks angeordnet ist, wobei hierbei vorzugsweise eine Geschwindigkeit des Geschwindigkeitsfeld der Strömung reduziert wird, um einen Strömungsabriss der Strömung bei der Interaktion mit anderen Komponenten des Strahltriebwerks zu vermeiden.
Ein Fluid kann an einer Eingangsseite, also stromaufwärts, in die Düse eintreten und an einer Ausgangsseite, also stromabwärts, aus der Düse austreten. Weiter kann die Düse oder vorzugsweise ein von der Düse begrenztes Volumen rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Zwischen Eingangs- und Ausgangsseite kann sich ein, insbesondere rotationssymmetrischer, Querschnitt der Düse, der senkrecht zur Fluidströmungsrichtung ausgerichtet ist, verändern. Die Veränderung des Querschnitts beeinflusst insbesondere das Druck- und Geschwindigkeitsfeld einer Strömung. Die gewünschte Beeinflussung kann insbesondere mittels der Querschnittsänderung eingestellt werden. Eine Düse kann auch als Diffusor ausgebildet sein. Ob eine Düse als Diffusor bezeichnet wird, hängt von einem Verhältnis des Geschwindigkeitsfelds der Strömung zur Schallgeschwindigkeit des Fluids der Düse ab. Dies ist dem Fachmann bekannt.
Erfindungsgemäß kann eine Düse mit einer Vorrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen Feldgrößen/Kenngrößen/Eigenschaften der Fluidhauptströmung mittels Wirbelstrukturen, die durch eine Sekundärströmung in die Fluidhauptströmung induziert werden, derart beeinflussen, dass akustische Emissionen in vorteilhafter Weise reduziert sind.
Eine Düsenlippe bezeichnet einen Auslassabschnitt einer Düse. Durch diesen Auslassabschnitt kann der die Fluidhauptströmung aus der Düse austreten. Die Düsenlippe kann hierbei insbesondere einen anderen Querschnitt als der verbleibende Teil der Düse aufweisen. Durch Ausbilden bzw. Anordnen der Vorrichtung als/an eine(r) Düsenlippe kann die Fluidhauptströmung vor dem Übergang in ein weiteres Volumen, welches nicht durch die Düse begrenzt ist, beeinflusst werden.
So können mittels der Düse die Schallübertragungseigenschaften der Fluidhauptströmung derart verändert werden, dass ein Reduzieren der akustischen Emissionen in vorteilhafter Weise ermöglicht ist.
Weiter wird ein Verfahren zur Beeinflussung einer Fluidhauptströmung mit einer Vorrichtung gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen vorgeschlagen. Erfindungsgemäß wird in dem mindestens einen Hohlraum mindestens eine Sekundärströmung derart geführt wird, dass eine Wirbelstruktur in der Fluidhauptströmung induziert wird.
Weiter ist es vorstellbar, dass ein Fluid mittels der Ein- und/oder Auslasseinrichtungen derart in den mindestens Hohlraum ein und/oder ausgelassen wird, dass ein vorteilhafter Druckgradient zwischen dem Hohlraum und dem von der Innenwand begrenzten Hauptströmungsvolumen entsteht, wobei die Sekundärströmung durch die Durchgangsöffnungen derart vom Hohlraum in das Hauptströmungsvolumen strömt, dass in der Fluidhauptströmung Wirbelstrukturen induziert werden.
Somit kann insbesondere ein Geschwindigkeitsfeld der Fluidhauptströmung in vorteilhafter Weise beeinflusst werden, insbesondere derart, dass eine Schubkraft eines Strahltriebwerks erhöht ist.
Weiter ist vorstellbar, dass das Ein- und/oder Auslassen eines Fluids in den Hohlraum mittels der Ein- und/oder Auslasseinrichtungen über eine Steuereinrichtung derart gesteuert wird, dass ein Druckgradient zwischen Hohlraum und Hauptströmungsvolumen gesteuert und insbesondere eingestellt wird. So kann in vorteilhafter Weise eine Beeinflussung der Fluidhauptströmung gesteuert werden, was die zuvor genannten technischen Vorteile erzielt.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:

1-A eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
1-B ein Längsschnitt durch die in 1-A dargestellte Ausführungsform,
2-A eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung mit Teilkreisbögen und Achswinkeln,
2-B ein Querschnitt durch die in 2-A dargestellte Ausführungsform,
3-A eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung mit vier Hohlräumen,
3-B ein Querschnitt durch die in 3-A dargestellte Ausführungsform,
4-A eine Düse mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
4-B ein Längsschnitt durch die in 4-A dargestellten Düse.

Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.
In 1-A ist eine Ausführungsform der Vorrichtung 1 dargestellt. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Hauptströmungsvolumen 10. Insbesondere umfasst die Vorrichtung 1 ein hohlkegelstumpfartig ausgebildetes doppelwandiges Wandelement 2 mit einer Außenwand 3 und einer Innenwand 4. Sowohl die Innen- als auch die Außenwand 4, 3 weisen einen kreisförmigen Verlauf 8 in einer Querschnittsebene auf, die senkrecht zu einer Fluidhauptströmungsrichtung 9 orientiert ist. Das durch die Innenwand 4 der Vorrichtung 1 begrenzte Hauptströmungsvolumen 10 ist insbesondere rotationssymmetrisch. Die Fluidhauptströmung (nicht dargestellt) strömt an einer Eingangsseite 20 des Hauptströmungsvolumens 10 in das Hauptströmungsvolumen 10 ein. Entlang einer Fluidhauptströmungsrichtung 9 (Pfeil) durchströmt die Fluidhauptströmung das Hauptströmungsvolumen 10 und tritt an einer Ausgangsseite 30 des Hauptströmungsvolumens 10 aus dem Hauptströmungsvolumen 10 aus, beispielsweise in die Umgebung 100. Der Pfeil der Fluidhauptströmungsrichtung 9 fällt mit einer Fluidhauptströmungsachse zusammen, die auch eine Symmetrieachse 9-1 des Hauptströmungsvolumens 10 und des Wandelements 2 ist. Die Innen- und Außenwand 4, 3 können an der Eingangsseite 20 und der Ausgangsseite 30 über eine Seitenwand 6 miteinander verbunden sein.
In 1-B ist ein Längsschnitt durch die in 1-A gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung 1 abgebildet. Ein erster Abschnitt 14 der Innenwand 4 unterscheidet sich von einem weiteren Abschnitt 15 der Innenwand 4 in der Art, dass im ersten Abschnitt 14 keine Durchgangsöffnungen 18 ausgebildet sind, während in dem weiteren Abschnitt 15 Durchgangsöffnungen 18 ausgebildet sind. Die Durchgangsöffnungen 18 sind in einer Radialrichtung, die entlang einer Linie (nicht dargestellt) senkrecht zur Symmetrieachse 9-1 des Wandelements 2 verlaufen kann, als Bohrungen der Innenwand 4 ausgebildet. Zackenförmige Teilabschnitte des weiteren Abschnitts 15 erstrecken sich stromaufwärts hin zum ersten Abschnitt 14. Ebenso erstrecken sich zackenförmige Teilabschnitte des ersten Abschnitts 14 sich stromabwärts hin zum weiteren Abschnitt 15. Zackenförmige Abschnitte können insbesondere als dreieckförmige Teilabschnitt eines Kegelmantels oder dreieckförmige Abschnitte eines Zylindermantels ausgebildet sein.
Ein Alternierungsbereich 12 ist ein Innenwandabschnitt, der zwischen einer ersten Innenumfangslinie 16 und einer weiteren Innenumfangslinie 17 angeordnet ist. Diese Innenumfangslinien 16, 17 verlaufen jeweils vollständig in verschiedenen Querschnittsebenen, die jeweils senkrecht zur Symmetrieachse 9-1 des Wandelements 2 orientiert sind. Entlang der ersten Umfangslinie 16 sind Zackenspitzen der zackenförmigen Teilabschnitte des weiteren Abschnitts 15 angeordnet. Entlang der weiteren Umfangslinie 17 sind Zackentalpunkte der zackenförmigen Teilabschnitte des weiteren Abschnitts 15 angeordnet.
Im Alternierungsbereich 12 wechseln sich Bereiche des ersten mit Bereichen des weiteren Abschnitts 14, 15 entlang der Umfangsrichtung ab. Insbesondere wechseln sich die zackenförmigen Teilabschnitte der Abschnitte 14, 15 ab.
Der erste und der weitere Abschnitt 14, 15 sind hierbei durch eine zick-zack-förmige Begrenzungslinie 13 voneinander getrennt. Die zick-zack-förmige Begrenzungslinie 13 bezeichnet eine Linie auf der Innenwand 4, die einen zick-zack-förmigen Verlauf in Umfangsrichtung aufweist. Eine Mittellinie der Begrenzungslinie 13 verläuft vollständig in einer Querschnittsebene, die senkrecht zur Symmetrieachse 9-1 des Wandelements 2 orientiert ist, und ist mittig zwischen den Umfangslinien 16, 17 angeordnet. Weiter ist ein Abstand der Zackenspitzen entlang der Fluidhauptströmungsrichtung 9 von der Mittellinie gleich dem Abstand eines Zackentalpunkts von der Mittellinie.
Weiter ist dargestellt, dass entlang der Symmetrieachse 9-1 des Wandelements 2 und somit auch entlang der Fluidhauptströmungsrichtung 9 ein Abstand zwischen Innen- und Außenwand 4, 3 in Radialrichtung variiert. An der Eingangsseite 20 sind Innen- und Außenwand 4, 3 beispielsweise über eine Schweißnaht miteinander verbunden. Der Abstand variiert entlang der Fluidhauptströmungsrichtung 9 derart, dass von der Eingangsseite 20 in Fluidhaupströmungsrichtung 9 ausgehend stromabwärts bis zu einer vorbestimmten Distanz, beispielsweise bis zur ersten Umfangslinie 16, ein Durchmesser der Außenwand 3 zu- und ein Durchmesser der Innenwand 4 abnimmt. Dann nimmt der Durchmesser der Innenwand 4 der Fluidhauptströmungsrichtung 9 zu während der Durchmesser der Außenwand konstant bleibt. Durch die variierende Beabstandung entsteht zwischen Innen- und Außenwand 4, 3 ein Hohlraum 5, wobei eine Querschnittsfläche des Hohlraums 5 sich für verschiedene Querschnittsebenen entlang der Fluidhaupströmungsrichtung 9 verändert.
Weiter sind an der Außenwand 3 als Ein- und Auslasseinrichtungen ausgebildete Einlässe 7 angeordnet, die zum Einlassen eines Fluids (nicht dargestellt) in den Hohlraum 5 dienen. Die Ein- und Auslasseinrichtungen sind Teil der Vorrichtung 1 und umfassen insbesondere einen Kompressor (nicht dargestellt), der ein Fluid, beispielsweise aus der Umgebung 100, entnimmt und komprimiert. Das komprimierte Fluid wird dann über die Einlässe 7 in den Hohlraum 5 eingelassen bzw. eingeblasen. So kann insbesondere ein Druckgradient innerhalb des Hohlraums 5 und zwischen dem Hohlraum 5 und dem Hauptströmungsvolumen 10 erzeugt und eingestellt werden. Die Einlässe 7 sind entlang einer Umfangslinie (nicht darrgestellt) der Außenwand 3 zueinander gleichmäßig beabstandet. So kann das komprimierte Fluid gleichmäßig in den Hohlraum 5 eingelassen werden.
Durch die Anordnung der Durchgangsöffnung 18 im weiteren Abschnitt 15, insbesondere die entlang alternierende Anordnung im Alternierungsbereich 12, und die variierende Beabstandung zwischen Innen- und Außenwand 4, 3 kann vorzugsweise ein Druckgradient im Hohlraum 5 bzw. zwischen Hohlraum 5 und Hauptströmungsvolumen 10 erzeugt und eingestellt werden. So kann beispielsweise das komprimierten Fluid im Hohlraum 5 derart in Bewegung versetzt werden, dass eine Sekundärströmung vom Hohlraum 5 durch die Durchgangsöffnungen 18 in das Hauptströmungsvolumen 10 strömt. So können Wirbelstrukturen (nicht dargestellt) in die Fluidhauptströmung induziert werden. Die so induzierten Wirbelstrukturen beeinflussen Feldgrößen, wie beispielsweise ein Druck- und/oder Geschwindigkeitsfeld, der Fluidhauptströmung derart, dass akustische Emissionen, insbesondere in die Umgebung 100, reduziert sind.
2-A. zeigt eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung 1. In der dargestellten Ausführungsform begrenzt ein doppelwandiges, hohlzylinderförmiges Wandelement 2 ein Hauptströmungsvolumen 10. Durch das Hauptströmungsvolumen 10 fließt eine Fluidhauptströmung (nicht dargestellt) von einer Eingangsseite 20 zu eine Ausgangsseite 30 der Vorrichtung 1. Das doppelwandige Wandelement 2 umfasst eine Innenwand 3 und eine Außenwand 4, wobei die Innen- zur Außenwand 4,3 entlang einer Radialrichtung beabstandet ist. Beide Wände 4, 3 weisen einen kreisförmigen Verlauf 8 in der vorhergehend erläuterten Querschnittsebene auf. In den so entstehenden Hohlraum 5 kann über als Einlasse 7 ausgebildete Ein- und Auslasseinrichtungen ein Fluid (nicht dargestellt) eingelassen werden. Insbesondere kann das Fluid mittels der Ein- und Auslasseinrichtungen komprimiert werden, so dass zwischen dem Hohlraum 5 und dem Hauptströmungsvolumen 10 ein Druckgradient entsteht.
An der Innenwand 4 sind Durchgangsöffnungen 18 angeordnet, wobei ein Achswinkel 68 (siehe 2-B) der Durchgangsöffnungen 18 variiert. Der Achswinkel 68 wird wie in 2-B gezeigt zwischen Innenwandnormale 69 und einer Mittelachse 67 der Durchgangsöffnungen 18 bemessen. Die Mittelachse 67 verbindet Flächenmittelpunkte einer innenwandseitigen und einer hohlraumseitigen Übergangsoberfläche der Durchgangsöffnung 18 miteinander. Die Mittelachse 67 ist insbesondere quer zur Fluidhauptströmungsrichtung 9 ausgerichtet.
Die Durchgangsöffnungen 18 sind entlang mehrerer Längslinien 9-2, die parallel zur Fluidhauptströmungsrichtung 9 entlang der Innenwand 3 verlaufen, gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet. Entlang einer Längslinie 9-2 sind die Achswinkel 68 der Durchgangsöffnungen 18 vorzugsweise konstant. Zwischen verschiedenen Längslinien 9-2 entlang der Umfangsrichtung sind die Achswinkel 68 der Durchgangsöffnungen 18 verschieden. So kann das im Hohlraum 5 befindliche Fluid über eine Sekundärströmung vom Hohlraum 5 in das Hauptströmungsvolumen 10 strömen und Wirbelstrukturen in die Fluidhauptströmung induzieren. Die Sekundärströmung strömt hierbei quer zur Fluidhauptströmungsrichtung 9 in das Hauptströmungsvolumen 10.
In 2-B ist ein Querschnitt der in 2-A dargestellten Vorrichtung 1 gezeigt. Der kreisförmige Verlauf 8 der Innenwand 4 ist in sechs Kreisbögen 61, 62, 63, 64, 65, 66 unterteilt. Ein erster Kreisbogen 61 ist im mathematisch positiven Sinn bezogen auf die in Fluidhauptströmungsrichtung orientierte Symmetrieachse 9-1 des Wandelements 2 von der Querschnittsflächenmitte 60, also insbesondere ein Mittelpunkt des vom kreisförmigen Verlaufs 8 aufgespannten Querschnitts der Innenwand 4, zwischen 3° (einschließlich) und 90° (einschließlich) der Innenwand 4, ein zweiter Kreisbogen 62 zwischen 90° (ausschließlich) und 177° (einschließlich), ein dritter Kreisbogen 63 zwischen 177° (ausschließlich) und 183° (einschließlich), ein vierter Kreisbogen 64 zwischen 183° (ausschließlich) und 270° (einschließlich), ein fünfter Kreisbogen 65 zwischen 270° (ausschließlich) und 357° (einschließlich) und ein sechster Kreisbogen 66 zwischen 357° (ausschließlich) und 3° (ausschließlich) angeordnet. Hierbei kann eine Winkelreferenzachse 73 senkrecht zur Fluidhauptströmungsrichtung 9 und somit auch senkrecht zur Symmetrieachse 9-1 des Wandelements 2 orientiert sein. Insbesondere kann die Winkelreferenzachse 73 eine Radiallinie des kreisförmigen Verlaufs 8 der Innenwand 4 sein.
Entlang des dritten und sechsten Kreisbogens 63, 66 des kreisförmigen Verlaufs 8 sind keine Durchgangsöffnungen 18 und in den verbleibenden Kreisbögen 61, 62, 64, 65 sind mehrere Durchgangsöffnungen 18 angeordnet.
Jeder der verbleibenden Kreisbögen 61, 62, 64, 65 ist in beispielsweise zehn Teilkreisbögen 70 eingeteilt, wobei jeder der insgesamt vierzig Teilkreisbögen 70 mit einem Teilkreisbogenwinkel von 8,7° bemessen ist und somit einen Abschnitt der Kreisbögen 61, 62, 64, 65 ausbildet. In jedem Teilkreisbogen ist in der Innenwand 4 mindestens eine Durchgangsöffnung 18 angeordnet, wobei ein Achswinkel 68 der in dem jeweiligen Teilkreisbogen 70 angeordneten Durchgangsöffnungen 18 konstant ist.
Im ersten Kreisbogen 61 beginnt der erste Teilkreisbogen 70 bei 3° (einschließlich) und endet bei 11,7° (ausschließlich). Der zweite Teilkreisbogen 70 beginnt bei 11,7° (einschließlich) und endet bei 20,7° (ausschließlich). Der Achswinkel 68 der Durchgangsöffnungen in der Innenwand 4 im ersten Teilkreisbogen 70 ist mit 54° bemessen und nimmt in Umfangsrichtung im mathematisch positiven Sinne in jedem folgenden Teilkreisbogen 70 um 6° ab, so dass im zehnten Teilkreisbogen 70 des ersten Kreisbogens 61 der Achswinkel 68 der Durchgangsöffnungen 18 in der Innenwand 4 im Bereich dieses Sektors 70 0° beträgt, d.h. die Mittelachse 67 der Durchgangsöffnung 18 verläuft hierbei parallel zur Innenwandnormale 69. Es ist aber selbstverständlich vorstellbar, dass die Winkelwerte der Achswinkel 68 und/oder der Winkelwert der Zunahme/Abnahme in/zwischen verschiedenen Teilkreisbögen 70 anwendungsabhängig variiert.
Im zweiten Kreisbogen 62 nimmt der Achswinkel 68 mit jedem Teilkreisbogen 70 weiter um 6° ab, so dass er im zehnten Teilkreisbogen 70 des zweiten Kreisbogens 62 -54° beträgt. Im dritten Kreisbogen 63 sind keine Durchgangsöffnungen 18 vorhanden. Im ersten Teilkreisbogen 70 des vierten Kreisbogens 64 beträgt der Achswinkel 68 wieder 54° und eine zur den ersten drei Kreisbögen 61, 62, 63 gespiegelte Anordnung der Teilkreisbögen 70 und Achswinkel 68 folgt, bis der sechste Kreisbogen 66 auf den ersten Kreisbogen 61 trifft.
So strömt die Sekundärströmung unter vierzig verschiedenen Achswinkeln quer zur Fluidhauptströmungsrichtung 9 in das Hauptströmungsvolumen 10 ein. So lassen sich gegenläufige Wirbelstrukturen 75 (Kreispfeile) in die Fluidhauptströmung induzieren. Die Wirbelstrukturen 75 beeinflussen die Schalleigenschaften der Fluidhauptströmung derart, dass akustische Emissionen in vorteilhafter Weise reduziert werden können.
In 3-A ist eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 dargestellt, die vier Hohlräume 5 in einem doppelwandigen Wandelement 2 aufweist. Die vier gleichgroßen Hohlräume 5 sind zwischen Innen- und Außenwand 4, 3 angeordnet und durch Trennelemente 71 voneinander getrennt. Die Trennelemente 71 verbinden die Innen- und Außenwand 4,3 in Radialrichtung und verlaufen wie im in 3-B dargestellten Querschnitt von einer Eingangsseite 20 entlang der Fluidhauptströmungsrichtung 9 zu einer Ausgangsseite 30. An der Ausgangsseite 30 treffen die Trennelemente 71 auf eine Seitenwand 6, die die Innen- und Außenwand 4 miteinander verbindet.
Die Innenwand 4 ist gleichmäßig mit Durchgangsöffnungen 18 perforiert ausgebildet, so dass eine Sekundärströmung von mindestens einem der Hohlräume 5 in das Hauptströmungsvolumen 10 oder umgekehrt strömen kann.
An der Außenwand 3 sind als Einlässe 7 und Auslässe 72 ausgebildete Ein- bzw. Auslasseinrichtungen angeordnet. Diese können z.B. zum Anschluss einer Fluidführungseinrichtung, beispielsweise eines Rohres oder eines Schlauches, ausgebildet sein, wobei eine Fluidführungseinrichtung einen Einlass 7 mit einer Druckerzeugungseinrichtung, insbesondere zur Erzeugung eines Überdrucks, verbinden kann. Auch kann eine Fluidführungseinrichtung einen Auslass 72 mit einer Druckerzeugungseinrichtung, insbesondere zur Erzeugung eines Unterdrucks, verbinden.
Über die Ein- und Auslässe 7, 72 kann Fluid in die vier Hohlräume 5 ein- und ausgelassen werden. In zwei sich gegenüberliegende Hohlräume 5 wird ein Fluid eingelassen (Einlasspfeile) und aus den zwei verbleibenden Hohlräumen 5 ausgelassen (Auslasspfeile). Auch vorstellbar ist, dass ein Fluid alternierend aus einem Hohlraum 5 abgesaugt und in den benachbarten Hohlraum 5 eingelassen wird. Durch das in die Hohlräume 5 ein- und/oder ausgelassene Fluid kann in jedem der Hohlräume 5 ein anderer Fluiddruck eingestellt werden. Insbesondere wird eine Strömungsrichtung der Sekundärströmung derart beeinflusst, dass die in die Fluidhauptströmung induzierten Wirbelstrukturen eine gewünschte Emissionsreduktion erreichen. So können Schallübertragungs- oder erzeugungseigenschaften der Fluidhauptströmung eingestellt werden, die akustischen Emissionen zu reduzieren. Vorzugsweise kann der Fluiddruck in jedem der Hohlräume 5 über eine als Kompressor (nicht dargestellt) ausgebildete Druckerzeugungseinrichtung eingestellt werden. Die Ein- und Auslasseinrichtungen können hierzu geeignete Kompressoren umfassen. Auch vorstellbar ist, dass ein eingestellter Fluiddruck veränderbar ist, wobei akustische Emission bzw. Resonanzen in Abhängigkeit einer Betriebsphase, wie beispielsweise in der Start- und Landephase eines Flugzeugs, welches mittels eines Strahltriebwerks angetrieben wird, oder eines Betriebszustands reduziert werden. Zwischen Start- und Landephase kann dann ein anderer Fluiddruck eingestellt wird, der beispielsweise mechanische Resonanzen in dem Strahltriebwerk reduziert.
In 4-A ist eine Düse 90 mit einer Vorrichtung 1 dargestellt. Die Düse 90 weist einen kreisrunden Querschnitt auf. Die Vorrichtung 1 ist als Düsenlippe 91 ausgebildet, die an der Düse 90 angeordnet bzw. befestigt, vorzugsweise an diese angesteckt, ist. Dabei tritt eine Fluidhauptströmung (nicht dargestellt) an einer Eingangsseite 21 in die Düse 90 ein und strömt durch einen Düsenabschnitt 93 der Düse 90. Im Düsenabschnitt 93 der Düse 90 verringert sich ein Querschnitt der Düse 90 derart, dass sich ein Druck- und Geschwindigkeitsfeld der Fluidhauptströmung verändert. Der Düsenabschnitt 93 der Düse endet an einer Umfangslinie 94, an der die Vorrichtung 1 bzw. die Düsenlippe 91 befestigt ist. Die Vorrichtung 1 ist bis zur Umfangslinie 16 konvergent, weist also einen sich verengenden Querschnitt in Fluidhauptströmungsrichtung auf. Die Umfangslinie 16 ist hierbei mit einem vorbestimmten Abstand entlang der Fluidhauptströmungsrichtung von der Umfangslinie 94 beabstandet, wobei der Abstand kleiner als eine Länge der Vorrichtung 1 entlang der Fluidhauptströmungsrichtung ist. Ab der Umfangslinie 16 ist die Innenwand 4 der Vorrichtung 1 divergent, weist also einen sich vergrößernden Querschnitt auf. So entsteht durch die Vorrichtung 1 ein konvergentes-divergentes aerodynamisches Bauteil, wobei die Fluidhauptströmung insbesondere mittels der Vorrichtung 1 beeinflusst wird.
Ein Längsschnitt der Düse 90 ist in 4-B gezeigt. Die Vorrichtung 1 umfasst ein doppelwandiges Wandelement 2, welches einen ersten Abschnitt 95 und einen weiteren Abschnitt 96 aufweist (siehe 4-A). Im ersten und weiteren Abschnitt 95, 96 ist eine Innenwand 4 des Wandelements 2 von einer Außenwand 3 derart beabstandet, dass ein Hohlraum 5 zwischen Innen- und Außenwand 4, 3 ausgebildet ist. Im ersten Abschnitt 95 sind in der Außenwand 3 Einlässe 7 angeordnet, durch welche ein Fluid in den Hohlraum 5 einströmen kann. Durch die Einlässe 7 kann ein Fluid insbesondere aus der Umgebung 100 in den Hohlraum 5 einströmen. Im weiteren Abschnitt 96 sind in der Innenwand Durchgangsöffnungen 18 angeordnet. Der erste Bereich 95 geht hierbei an der Umfangslinie 16 in den weiteren Bereich 96 über, womit die Umfangslinie 16 eine Grenzlinie zwischen dem ersten und dem weiteren Bereich 96, 96 bildet.
Aufgrund der Beabstandung zwischen Innen- und Außenwand 4, 3 entsteht insbesondere ein Druckgradient zwischen Hohlraum 5 und Hauptströmungsvolumen 10. Durch den Druckgradienten kann eine Sekundärströmung derart vom Hohlraum 5 durch die Durchgangsöffnungen 18 in das von der Vorrichtung 1 begrenzte Hauptströmungsvolumen 10 einströmen, dass eine Wirbelstruktur in der Fluidhauptströmung induziert wird. So können akustische Emissionen in vorteilhafter Weise reduziert werden.
Der divergente Abschnitt 96 ist vorteilhaft, da so ein positiver Druckgradient durch den Bernoulli-Effekt generiert wird. Der Druckgradient generiert eine Kraft, die die Vorrichtung (1) gegen die Hauptströmung hält. Insbesondere kommt es zu einer Verstärkung der Grenzschichtentwicklung, die auch die durch die Vorrichtung 1 induzierten Wirbelstrukturen im Hauptströmungsvolumen 10 verstärkt. Weiter unterstützt der beschriebene Druckgradient auch die sekundäre Strömung.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: doppelwandiges Wandelement
3: Außenwand
4: Innenwand
5: Hohlraum
6: Seitenwand
7: Einlasseinrichtung
8: kreisförmiger Verlauf
9: Fluidhauptströmungsrichtung
9-1: Symmetrieachse
9-2: Längslinie
10: Hauptströmungsvolumen
12: Überlappungsbereich
13: Begrenzungslinie
14: erster Abschnitt
15: weiterer Abschnitt
16: Umfangslinie
17: weitere Umfangslinie
18: Durchgangsöffnung
20: Eingangsseite
21: Eingangsseite der Düse
30: Ausgangsseite
31: Ausgangsseite der Düse
60: Querschnittsflächenmittelpunkt
61: ersten Kreisbogen
62: zweiter Kreisbogen
63: dritter Kreisbogen
64: vierter Kreisbogen
65: fünfter Kreisbogen
66: sechster Kreisbogen
67: Mittelachse
68: Achswinkel
69: Innenwandnormale
70: Teilkreisbogen
71: Trennelement
72: Auslasseinrichtung
73: Winkelreferenzachse
75: Wirbelstruktur
90: Düse
91: Düsenlippe
93: Düsenabschnitt
94: Umfangslinie
95: erster Vorrichtungsabschnitt
96: zweiter Vorrichtungsabschnitt
100: Umgebung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0702141 A2 [0005]

Claims

Vorrichtung (1) zur Beeinflussung einer Fluidhauptströmung, insbesondere einer Auslass-Strömung eines Strahltriebwerks, wobei ein doppelwandiges Wandelement (2) ein Hauptströmungsvolumen (10) zur Führung der Fluidhauptströmung begrenzt, wobei das doppelwandige Wandelement (2) eine Innenwand (4) und eine Außenwand (3) umfasst, wobei zwischen Innen- und Außenwand (4, 3) mindestens ein Hohlraum (5) zur Führung mindestens einer Sekundärströmung ausgebildet ist, wobei die zwischen dem Hohlraum (5) und dem Hauptströmungsvolumen (10) angeordnete Innenwand (4) zumindest abschnittsweise mittels Durchgangsöffnungen (18) perforiert ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (18) der perforierten Innenwand (4) derart angeordnet und/oder ausgebildet sind und/oder dass ein Abstand zwischen Innen- und Außenwand (4, 3) derart variiert, dass die durch die Durchgangsöffnungen (18) von dem mindestens einen Hohlraum (5) in das Hauptströmungsvolumen (10) strömende Sekundärströmung eine Wirbelstruktur in der Fluidhauptströmung induziert.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ein- und/oder Auslasseinrichtungen an der Außenwand (3) angeordnet und/oder die Außenwand (3) die Ein- und/oder Auslasseinrichtungen ausbildet.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass keine Durchgangsöffnungen (18) in einem ersten Abschnitt (14) der Innenwand (4) angeordnet sind, der durch eine zickzack-förmige Begrenzungslinie (13) von einem weiteren Abschnitt (15) der Innenwand (4) abgegrenzt ist, wobei im weiteren Abschnitt (15) Durchgangsöffnungen (18) angeordnet sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Achswinkel (68) einer ersten Durchgangsöffnung (18) von einem Achswinkel (68) einer weiteren Durchgangsöffnung (18) verschieden ist, wobei ein Achswinkel (68) ein Winkel zwischen einer Mittelachse (67) einer Durchgangsöffnung (18) und einer Innenwandnormalen (69), die einen Referenzpunkt der Durchgangsöffnung (18) schneidet, ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Querschnittsebene, die senkrecht zu einer Fluidhauptströmungsrichtung (9) ist, Durchgangsöffnungen (18) in einem ersten Teilkreisbogen (70) jeweils einen ersten Achswinkel (68) aufweisen, wobei Durchgangsöffnungen (18) in einem weiteren Teilkreisbogen (70) jeweils einen weiteren Achswinkel (68) aufweisen, wobei der erste und der weitere Achswinkel (68) voneinander verschieden sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Längsschnittebene, die parallel zu einer Fluidhauptströmungsrichtung (9) orientiert ist, mindestens eine Durchgangsöffnung (18) in der Längsschnittebene angeordnet ist, wobei eine Innenwandnormale (69) und eine Mittelachse (67) der mindestens einen Durchgangsöffnung (18) in der Längsschnittebene liegt.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Innen- und Außenwand (4, 3) mindestens zwei Hohlräume (5) zur Führung von jeweils einer Sekundärströmung ausgebildet sind, wobei ein Fluiddruck in den mindestens zwei Hohlräumen (5) getrennt voneinander einstellbar ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Abstand zwischen Innen- und Außenwand (4, 3), der entlang einer Radialrichtung gemessen wird, entlang der Fluidhauptströmungsrichtung (9) verändert, insbesondere verringert.
Düse (90) mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Vorrichtung (1) eine Düsenlippe (91) der Düse (90) ausbildet oder an einer Düsenlippe (91) der Düse (90) angeordnet ist.
Verfahren zur Beeinflussung einer Fluidhauptströmung mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in dem mindestens einen Hohlraum (5) mindestens eine Sekundärströmung derart geführt wird, dass eine Wirbelstruktur in der Fluidhauptströmung induziert wird.