Elektromagnetische Grenzschichtkontrolle - Theorie und Numerik

Im Rahmen des Verbundprojektes wurden theoretische Untersuchungen zur Modellierung der aus periodischen Anordnungen von alternierenden Magneten und Elektroden entstehenden wandnahen Lorentzkräfte bei Körperumströmungen in schwach-leitfähigen Fluiden durchgeführt. Hierbei konnte die Beschreibung der Lorentzkräfte für die klassische Konfiguration aus rechteckigen Magneten und Elektroden entschieden verbessert werden. Diese Modellierung war notwendige Voraussetzung für die Durchführung numerischer Simulationen von Platten- und Tragflügelumströmungen, für welche im Rahmen des Verbundprojektes Umströmungsexperimente an der HSVA durchgeführt wurden. Existierende Codes zur Berechnung turbulenter Umströmungen enthalten stets aus der Turbulenztheorie abgeleitete Wandfunktionen für den wandnahen Bereich. Diese können hier nicht verwendet werden, da die elektromagnetische Kraft gerade im wandnahen Bereich ihre Wirkung entfaltet. Deshalb wurde bewußt eine direkte numerische Simulation der Umströmung gewählt, obwohl diese zunächst auf relativ niedrige Reynolds-Zahlen beschränkt ist. Hierbei fand ein moderner Code mit spektralen Elementen Anwendung. Die Simulationen belegen, daß mit Hilfe der Grenzschichtkontrolle durch wandparallele Lorentzkräfte die Strömungsablösung an der Saugseite eines angestellten Ruders wirksam verzögert bzw. unterdrückt werden kann und damit eine erhebliche Auftriebsverbesserung erreicht wird.