Strömungs- und Wärmeübergangsmessung für das zweistufige Raumtransportsystem ELAC

Ting, Chen-Ching; Schröder, Wolfgang

doi:538

Strömungs- und Wärmeübergangsmessung für das zweistufige Raumtransportsystem ELAC

Ting, Chen-Ching (Author)

2003

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Chen-Ching Ting

ImpressumAachen : Mainz 2003

UmfangVIII, 129 S. : Ill., graph. Darst.

ISBN3-86130-189-X

ReiheAachener Beiträge zur Strömungsmechanik ; 6

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2003

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Schröder, Wolfgang (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2003-03-13

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-5387
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/61377/files/Ting_Chen-Ching.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Maschinenwesen (400000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Ingenieurwissenschaften (frei) ; ELAC (frei) ; EOS (frei) ; Wärmeübergangsmessung (frei) ; Flüssigkristallanstrich (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Der sichere Transport von Mensch und Material in den Weltraum soll in Zukunft durch horizontal startende Raumtransportsysteme erfolgen, welche die bisher vertikal startenden Systeme ablösen. Diese Raumtransporter starten und landen unter Ausnutzung des Auftriebs wie konventionelle Flugzeuge. Das im Rahmen des Sonderforschungsbereichs SFB 253 definierte zweistufige Raumtransportsystem ELAC ist ein solches System, das in Deutschland als Forschungsprogramm an Universitäten mit experimentellen und numerischen Methoden behandelt wird. Zur Entwicklung eines Raumtransportsystems sind die Flugstabilität und der Wärmeübergang von wesentlicher Bedeutung, die hauptsächlich durch die Umströmung des Raumtransporters bestimmt werden. In dieser Arbeit wird mit experimentellen Methoden die Umströmung am Modell ELAC sowie seine Oberstufe visualisiert und der Wärmeübergang gemessen. Zur Visualisierung werden die Techniken Farbschlieren, Differential-Interferometrie, Vapor-Screen und Ölanstrich eingesetzt. Mit Flüssigkristallanstrichen werden Wärmeübergänge bestimmt. Bei großen Anstellwinkeln werden die dreidimensionalen Wirbelsysteme für die Unterstufe (Einzeldeltaflügel) und die Oberstufe (Doppeldeltaflügel) dargestellt. Es werden die Stoß-Stoß- und Stoß-Wirbel-Wechselwirkungen zwischen Bugstoß der Oberstufe mit dem eingebetteten Stoß der Unterstufe, sowie mit dem Wirbelsystem der Unterstufe erläutert. Für den Trennvorgang der Oberstufe wird die Stoß-Stoß- und Stoß-Grenzschicht-Wechselwirkungen anhand von Visualisierung beschrieben.

In the future horizontally starting space transportation systems are going to replace vertically starting systems to bring men and material safely into space. These space shuttles act as lifting bodies, i.e. they take off and land like conventional airplanes. The two-stage space transportation system ELAC, defined within the framework of the Collaborative Research Center SFB 253, represents such a system and is being investigated experimentally and numerically in an academic research program. In the development of a space transportation system great significance is held by the flight stability and heat transfer analysis, which is influenced mainly by the flow around the shuttle. This work concentrates on visualization of the flow around the orbital stage and measurement of heat transfer. The visualization is achieved using color schlieren, differential interferometry, vapor-screen and oil film, whereas the heat transfer is determined with the liquid crystal display technique. Three-dimensional vortex systems of the lower stage (single delta wing) and the orbital stage (double delta wing) are presented for high angles of attack. Shock/shock interaction of the bow shock of the orbital stage with the embedded shock of the lower stage as well as shock/vortex interaction of the bow shock with the vortex system of the lower stage are explained. The separation of the orbital stage is strongly influenced by shock/shock and shock/boundary layer interaction which is hence investigated through flow visualization.

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