DE1934246A1 - Grenzschichtenkontrolle fuer Fliessabtrennung und Waermeaustausch - Google Patents
Grenzschichtenkontrolle fuer Fliessabtrennung und WaermeaustauschInfo
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- Y10S415/914—Device to control boundary layer
Description
Priorität i vom 9. Juli 1968
in USA unter der Serial Nq. 743
Die Erfindung betrifft eine G-renzschlchtenkontrOlle
für die Verzögerung und Verlagerung einer lließabtrennung
bzw» zur Steigerung der Wärmeaustauschgeschwindigkeit über eine gekrümmte flufikontrolloberfläche
wie einen Stromlinienkörper, ein Tragflügelprofil oder dgl., inabesondere für dieVerwendung bei
an der-Oberfläche erzeugten oder durch die Oberflache
verstärkten Wirbeine
Vorbekannte Grenzschichtenkontrollaysterne verwendeten
.. ■ " : 9098i4/1229 - ; .. '■
häufig Windflügel oder dgl., die senkrecht zur Ober- ■
fläche aufgestellt und gegenüber der Fließrichtung für die Erzeugung der Wirbel schräggesteilt wären,
-Die Wirbel werden an den Rändern der Flügel erzeugt,
die nahe der Außenkante der Grenzschicht liegen, so
-sen . . daß ihre Energie von dem aufliegenden Strom bezogen
wird. Infolgedessen wird der Energieverlust größer' und das aerodynamische Geräusch intensiver als bei
der Erfindung,bei welcher die W£bel in zur Oberfläche
viel näheren Bezirken erzeugt und verstärkt werden,wo
die Geschwindigkeiten niedrig sind. Bei solchen vorbekannten Vorrichtungen wird der ganze Wirbel an-der"Flügel*
kante ohne physikalischen Mechanismus zur Verstärkung der erzeugten Wirbel hervorgerufen. Obgleich die so
erzeugten Wirbel wirksam sind, bilden sie sich oft unter Aufwand von Gewicht, Kosten, Geräuscherzeugung und
Energieverlust. · . -
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung.in der Grenzschicht zur Bildung und Konzentrierung der Verwirbelung
zu stromlinienförmigen Wirbeln und die Vorrichtung dient
ferner zur Verstärkung der'Intensität, wenn die Wirbel
längs der Oberfläche fortschreiten, um eine Verzögerung
in der Fließtrennung zu bewirken.
Vfenn ein Fließmittel mit einer Viskosität an einer Oberfläche
vorüberfließt,mit der es in Kontakt steht, so wird
909884/1229 ·
bekanntlich die Geschwindigkeit des-Fließmittels in
dem Bezirk nahe der Oberfläche durch Reibung reduziert,
und es bildet sich eine Fließmittelschicht, die eine
niedrigere Geschwindigkeit hat als der angrenzende Strom. Diese Schicht.von niedriger Geschwindigkeit
wird als Grenzschicht bezeichnet,und die Dicke der Grenzschicht ist normalerweise durch den Punkt definiert
an dem sich das FlieSmittel bei Of99 der Geschwindigkeit
des Hauptstromes bewegt. Wenn dieses Fließmittel aus
einem Bereich niedrigen Druckes in einen Bereich hohen Druckes fließt, wie z.B. über eine Tragfläche oder einen
Stromlinienkörper bzw. durch einen Diffusor, so zwingt
die Wirkung des Druckes es zu einer Verzögerung des Fließmittelflusses. Wenn diese Verzögerung stark genug
wird, um den: Fluß des langsam^fließenden Mittels in der
Grenzschicht anzuhalten und umzukehren, erfolgt eine
Flußtrennung. Im Zusammenhang mit Flügelkörpern ist die
Flußtrennung über einen großen Teil der oberen Oberfläche als Abrutschen bekannt.
Wie oben erwähnt, sind Wirbel eraeugt worden, um eine
Vermischung des Hauptströmungsflusses mit der Grenzschicht zu bewirken ,um die Flußtrennung zu verzögern« Strömlinienartige
Wirbel in der Grenzschicht, die sich in den angrenzenden
Fließbereicä. erstrecken, verursachen eine
Überführung des Stromlinienmomentes von dem äußeren Fluß su der Grenzschicht, die unmittelbar der festen
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Oberfläche angrenzt, so daß dem Einsatz der Fluß- . ;
trennung entgegengewirkt und dieser verzögert wird· Zur Verzögerung der Stromlinienwirbel macht die Er-
findung Gebrauch von dem als "Taylor-Goertler Instabilität"
bekannten Effekt, der zur stromlinienartigen Wirbelerzeugung führt, wo ein Fließmittel zur Strömung
über eine konkave Oberfläche gebracht wird. Eine zweite oder folgende konkave Oberfläche in richtigem Abstand
führt zur Verstärkung des Wirbels.
Die Erfindung gebraucht eine wellenförmige Oberfläche
mit Oberflächenelementen solcher Amplitude, Wellenform, Wellenlänge, Neigung zur Fließrichtung und solcher
stromlinienförmigen und seitlichen Verteilung dieser Eigenschaften, daß sich in der Grenzschicht und benachbarten Fließregion Stromlinienwirböl bilden und dann
verstärkt werden zu dem Zweck, das Einsetzen der Flußtrennung b^ei geringstem zu erwartenden Energieverlust,
Strömungswiderstand und Geräuscherzeugung-zu vermeiden
oder zu verzögern. Die Erfindung kann in vorteilhafter
Weise auf jegliche Oberfläche in einem oder aufstromaeitig
eines Bezirks eins et zencler Flußtrennung angewand werden* wie z.B. bei Flugzeugflügeini Hubschrauber-'
rotoren, Propellern, Stator- und Rotorschaufeln von
Kompressoren und Turbinen* Gebläsen, Diffuseren, Krümmungen
und: unregelmäßigkeiten in Flußdurchgängen, Motoreinlässen,
Verkleidungen und dgl.
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Die Anwendung des Erfindungsgedankens auf die Kontrolle der Verteilung der Wärmeaustauschgeschwindigkeit zwischen
einer Oberfläche und einem· äußeren fluß beruht auf der
Wechselbeziehung- zwischen·der Wärmeaustauschgeschwindigkeit
und der Oberflächenreibung. - ·
Demgemäß'ist es ein wesentliches Ziel der Erfindung eine
Fließkontrolloberfläche' zu schaffen, in der Wirbelgenera-'<■
toren innerhalb der Grenzschicht angeordnet sind und Wirbel nahe der Oberfläche bilden und in solcher Weise angeordnet
sind, daß die Wirbel in einer Stromlinienrichtung verstärkt werden,, Ein weiteres wichtiges Ziel der Erfindung
ist die Schaffung einer Vorrichtung,mittels welcher öberflächenerzeugte'Wirbel
durch Anwendung einer oder mehrerer aufeinanderfolgender die Schichtlinienwirbel verstärkender
Oberflächen verstärkt werden, die entweder Hocker oder
Vertiefungen sein können. Noch ein anderes Ziel der Erfindung besteht in der Ausnutzung von Taylor-Goertler-Wirbel
zusammen mit deren Verstärkung und GrenzSchichtenkontrolle
der Flußtrennung bei einer Flußkontrolloberfläche. Diese und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung.
Figo Ί ist eiie"perspektivische Ansicht der Wirbelverstärkung durch Fluß über eine konkave Oberfläche,
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Tragflächenprofils
nach der Erfindung , ' - \ "
Fig. 3 ist eine vergrößerte isometrische Ansicht einer
909884/1229■
■ - β- -■ ■■■ ■:■' '■: i . .■;■■.-■■
Oberfläche, die mit einer Elementenreihe gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ge- --.-*'
formt'ist und die Oberflächenentwicklung strom-- '
linienförmiger Wirbel mit abschließender Verstärkung
■ zeigt, " ''" ■'"·■""■"'■- - ■·■■ ■■■""""" ' ' ■ ;" ■-'
Fig. 4 ist eine weitere vergrößerte "isometrische Oar-8teilung
eines Bruchstückes eines der Öberflächenelemente der Pig»3,
Pig.4A ist eine Draufsicht auf einen Teil der fig. 3, -■-'-■'
Pig. '-5 ist die Projektion der Stromliinie e-ine'r Ebene
senkrecht zur Achse eines Oberfläöhenelenientes,
Fig. 6 ist eine Übersichtsskizze vorteilhafter Reihen
von Elementen entweder von Kuppenform oder Mapfform
angebracht auf einer Oberfläche gemäß der -Erfindung.,."' - ;
Pig* 7a bis 7e zeigen eine Reihe von Längsschnitten durch
zweckmäßige erhöhte Oberflächenelemente beiapielsweise
gemäß Linie 7 - 7 der Pig. 6 ,
Pig. 8a bis e zeigt eine Reihe zweckmäßiger Querschnitte
von erhabenen Oberflächenelementen beispielsweise nach Linie 8-8 der Pig, 6,
Pig, 9 ist ein Querschnitt einer Reihe napffb'rmiger Oberflächenelemente,
FigeSA ist eine vergrößerte Draufsicht .gesefea längs der Linie A - A der Pig. 9,
FigeSA ist eine vergrößerte Draufsicht .gesefea längs der Linie A - A der Pig. 9,
Pig.10 zeigt die Anwendung der Erfindung auf ein Flugzeug,
Pig,11A und 11B sind eik Querschnitt und ©ine Perspektivan-^
■■*■ * sioht eines Teils eines Plügela bzw. eines Zwischen-
.- 90988A/1229·
. flÜgelS,. ; .'..;·, \ . . ■
Pig. 12A und 12B zeigen entsprechende Teile der Pig." 11
mit dem Zwischehflügel in abgeschwenkter Stellung,
Fig. 13 zeigt schematisch die Anwendung der Erfindung auf
einem Kompressor einer Turbinenschaufel oder Gebläseschaufel und erläutert auch die Art und Weise ,
in der die Erfindung auf eine Hübschrauberrotorschaufel
oder dgl· angewendet werden kann,
Fig. 14 zeigt die Anwendung der Erfindung auf einen" Diffusor*
Fig. 1.5 zeigt schematisch die Verwirklichung der Erfindung
bei einem Wärmeaustauscher,,
Bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird gemäß
Pig· 1 eine Reihe stromlinienartiger Wirbel 20 von abwechselnder
Drehrichtung von der in Richtung des Pfeiles 21 über eine konkave Oberfläche 22 fließenden Luft gebildet
oder entwickelt. Die Wirbel 20 haben eine langsame Geschwindigkeit d*>s Viskositätsabfalles und werden nur schwach
gedämpft ,wenn sie über eine nachfolgende konvexe Kurvenfläche streichen. Eine zweite konkave Oberfläche 22 in
Fließrichtung 21 führt zu einer Verstärkung der Wirbel 20.
Wenn also bei einer gegebenen Oberfläche die Well-enamplitude·>
"■ Wellenform, Wellenlänge, Heigung zur Fließrichtung und
strpmlinienartige und seitliche Verteilung am güiiatigsteii
sind, können die Wirbel 20 zur Erzielung einer größten ;
" nutzbaren Verstärkung nach Durchlauf eines gegebenen Ab- \
. Btandes längs einer solchen Wellenoberfläche gebracht werden."
: ■■...'■ "'■■-.■■■ . ' 909884/1229 .'". ' ; ■" ;\. ; '-■■
Fig. 2..zeigt im Querschnitt eine frag- oder Vorschubfläche
z* B. ein Sragflügelprofil 23 mit einer oberen
Wellenfläche 26 schematisch dargestellt* auf der eine
Reihe getrennter Oberfläöhenelemente durch konkave Segmente oder Eindrückungen 28 mit nachfolgenden konvexen
Segmenten 29 bestimmt ist« Dadurch ergibt eich eine in Abstand liegende Reihe konkaver !Feile für Wirbelerzeugung
und -Verstärkung getrennt von einer entsprechenden Reihe konvexer !Teile, über denen die verstärkten
Wirbel nur wenig geschwächt werden.
Sin weiteres Beispiel eines Wellenelementaufbaues^iittels
dessen Verwirblung innerhalb der Grenzschicht konzentriert und zur Bildung von Stromlinienwirblern 20 gerichtet
werden kann, ist in Fig. 3 gezeigt und in Pig»
4 und 5 erläutert. Die Oberfläche 30 ist mit einer Reihe
halbzylindrischer buckel-oder wellenartiger Elemente
. ausgebildet, die allgemein quer zur Strömungsrichtung
des Fließmittele liegen, wie durch die Pfeile 33 erläutert ist. Die Elemente 32 sind abwechselnd oder
winkelversetzt zu den Abschnitten 32a, b, c usw. ungefähr zick-zack-förmig angeordnet, so daß ihre leitkanten
34 senkrecht zur Fließrichtung liegen, aber eine gewisse
Neigung dazu haben. Auf diese Weise wird die Bildung von Wirbeln entgegengesetzten Kennzeichens gewährleistet.
Der Fluß über die vorderen und rückwärtigen Böschungen
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der Wellehelemen'te 32y ist' derart, daß die Verwirbelung
der Grenzschicht zu einer" Wirbelfolie 35 über der Leeseite 36 der Wellenelemente'32 konzentriert wird, wobei
die Drehrichtung der Folien von einem Abschnitt zum anderen wechselt. Da die so gebildete Wirbelfolie unstabil
ist, rollen sich die Pollen hinter jedem Element
zu einer Reihe von Wirbeln 20 von abwechselnder Drehrichturig
auf, wie in Figβ 3 gezeigt ist.
Die so gebildeten Wirbel werden in die von der Lee-
oder Schleppoberfläche36, der Leitoberfläche des folgenden Elementes' 32 und der Zwischenfläche 30 gebildeten konkaven
Tätern verstärkt. Jegliche Neigung der folgenden Wellenbuckel zur Hervorrufung eines Verfalls wird aufgewogen
durch dieselbe Neigung zur Konzentrierung der Verwirbelung, die sich bei der ursprünglichen Bildung der Wirbel achtern
von den Leitbuckeln ergibt. Die Verstärkung ist in Fig. 3 durch Straffung der Spiralen über den nachfolgenden Buckeln
der Elemente 32 in Fig. 3 anschließend an ihre Bildung
dargestellt. Die Wirbel 20 sind wirksam zur Förderung der Grenzschichtvermischung in genau derselben Weise, wie
durch die Wirbel, die von bekannten Schaufeln oder Flügeln erzeugt werden, jedoch unter Verminderung von Energieaufnahme,
Geräusch und Rücktriebβ
Die seitliche Versetzung der geneigten Segmente 32a, b, c und so weiter, ist bezüglich der entsprechenden gleich-
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- ίο-
artigen Segmente in den vornergenden und folgenden Elementen in solcher Weise angeordnet, daß ein gegebener
Wirbel immer bestrebt ist über ein Element 32 zu streichen," das in derselben Richtung abgekantet bzw. abgeschrägt ist.
Ein in entgegengesetzter Richtung abgeschrägtes Element 32 würde zu einer Dämpfung statt zu einer Verstärkung
des v/irbels führen. Ferner wird das Bestreben von Wirbeln
derselben Drehrichtung zum Einrollen in einen einzigen Wirbel und umgekehrt das Bestreben von V/irblern entgegengesetzter
Richtung,angrenzend an eine Oberfläche zur Trennung voneinander, die Wirbel zu denenjenigen Wellenelementen
32 führen, die in der Richtung verkantet sind , um ihre Stärke zu vergrößern. Der Fluß wird so automatisch
des Bestreben haben, Fehlabgleichungen in der Staffelung der Elemente in aufeinanderfolgenden Reihen zu kompensieren.
Zum besseren Verständnis der Art und Weise in welcher der Wirbel durch ein buckeiförmiges Oberflächenelement
32 erzeugt wird, kann auf Fig. 4> 4A und 5 Bezug genommen
werden. Eine Stromlinie 40 ist an der Außenkante der Grenza-chient, eine Stromlinie 42 iat benachbart zur
Oberfläche aufstromseitig von dem Buckel,und eine Stromlinie
43 ist (anfänglich) angrenzend an die Oberfläche 36, abstromseitig von dem Buckel. Die Druckuntersohiede y
die durch den Fluß über den Buckel bedingt sind, rufen
Ablenkungen dieser Stromlinien in folgender Weise hervor* Wenn die Oberflächenetromlinie 42 sich der Aufstromkante
3 0 9 8 8 4/1229-
34 des Wellenelementea nähert, wird sie in Sichtung
einer Parallelität mit der Kante 34 abgelenkt. Wenn sie über daa Element 32 geht, nimmt ihre Abbiegung
abj bis das Druckminimum erreicht ist, und ihre Ablenkung
nimmt wieder zu, wenn sie sich der Linie 46 der Flußumkehr der sehnenartigen Komponente nähert, wo sie sieh
von der Oberfläche abhebt. Die äußere Stromlinie 40, die denselben seitlichen Druchgradienten wie Linie 42
ausgesetzt ist, biegt in derselben Weise jedoch in viel kleinerem Maße ab, weil das Moment des äußeren
Flusses viel größer ist als benachbart zur Oberfläche* Die Oberfläehenstromlinie 43 lenkt ebenfalls mit der
Wellenneigung aus, und wenn die sehnenartige Komponente des Druclgradienten groß genug ist, kehrt die Sehnenkomponente
des Flusses um, und die Stromlinie43 hebt sich von der Oberfläche an ihrem Punkt in der dichtesten
Annäherung an die Linie 46 ab.
Die Projektionen der Stromlinien auf die Sehnenebene
senkrecht zur Oberfläche, d.h. die Ebene senkrecht zur Achse des Elementes 32, werden dann uie in Fig.
gezeigte übliche G-estalt für die Umkehr der Sehnenkomponente des Flusses haben. Die Amplitude, Verkantung
und Wellenlänge des Elementes 32 sind so ausgelegt, daß eine genügend große feldweite Flußkomponente geschaffen
wird, daß die Richtung des Gesamtflusses gegenüber der
äußeren Stromlinie 40 nicht umkehrt. Deshalb braucht kein turbulenter Abstrom mit begleitendem hohen Energie-
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« 12 .,
verlust, wie er die gewöhnliche Folge der Flußabtreniiung
igt, an der Jjeeseite 36 dee Elementes 32 aufzutreten.
Die Wirbelfolie 35,die sieh bildet, wo linien 40, 42
und 45 dieselbe Sehnenebene gehneiden,wie in fig* 4Λ
dargestellt» wickeln sich zu dem Stromlinienwirbeln
20 auf, der in Fig, 3 gezeigt ist.
Die Taylor-^oertler^Flußinstabilltät in einer Grenzschicht
* auf einer konkaven Oberfläche ergibt sieh aus dem Umstand,
daß bei Verlagerung eines Strömungsmittelelementea im
Grleichgewich.t (d,h, Zentrifugal- und Druckkräfte sind
gleich) senkrecht zu den Stromlinien die Rückstellkraft (die Differenz zwischen Zentrifugal- und Druckkräften an
der neuen Stelle) negativ ist, d.h. in Richtung zur Verlagerung des Elementes weiter fort von seiner GleicJige*
wichtsstellung. Die Theorie zeigt, daß infolge der Instabilität des Flusses über eine konkave Oberfläche
j die Reihe der Wirbel 20 der Fig. 1 gebildet wird, und
ihre Intensivierungsgeschwindigkeit als Funktion der Qberflächenkrümmung vorbestimmt. Smith (Quarterly of
Applied Mathematics, Band XIII, No.3, Oktober 1955) hat
seine theoretischen Ergebnisse mit Versuchen an Flügeln
verglichen und gefunden, daß Übergang von laminarer zu turbulenter Grenzflächenschicht in einea Bereich konkaver
Krümmung auftritt, wenn die berechnete Verstärkung einen Wert von 2,718 = dem 20,000-fachen erreicht. Die Theorie
stellt nur die Effekte erster Ordnung in Rechnung,und
die Viskosität des Strömungsmittels wird vernachlässigt.
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Wenn diese Effekte berechnet werden könnten, würden sie ein Bestreben zur Definierung einer oberen Schranke
gut unterhalb dem 20.000-fachen für die Verstärkung zeigen· Dessen ungeachtet zeigt dieser hohe Wert, daß
Stromlinienwirbel anfänglich stark intensiviert werden, wenn sie über eine Oberfläche mit konkaver Krümmung
reichen. .
Die Bildung der Stromlinienwirbel erfordert nicht, daß
die Grenzschicht laminar ist; die Instabilitätserscheinung erweist sich als bemerkenswert intensiv für die
Geschwindigkeits-verteilung, so daß die Anwendung der
Analysen auf das Verstärkungsausmaß von Stromlinienwirbeln in turbulenten Grenzschichten erwartungsgemäß
als eine erste Annäherung gültig sein soll.
Die Stromlinienwirbel 20 bilden sich am leichtesten, wenn die Eigenschaften der Wellenelemente 32 derart sind, daß
eine Umkehrung der sehnenartigen Flußkomponente hervorgerufen wird, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt ist. Wenn jedoch
die Amplitude der Oberflächenwellung klein ist oder wenn ihre Gestalt derart ist, daß die luvseitige Schräge hoch
ist und die leeseitige mäßig, wird keine sehnenartige Flußumkehrung auftreten. Unter diesen Umständen werden
sich bei den Reynolds-Zahlen der meisten Anwendungen noch die Sehnenwirbel bilden, aber jetzt infolge einer Slußunstabilität,
die eng verwandt ist mit der Taylor-Goertler-Artj diese Instabilität in einem dreidimensionalen Fluß
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führt zu .einem Ungleichgewicht zwischen Zentrifugal-
und Druckkräften an den Strömlings elementen der Grenzschicht,
verlagert parallel zu der festen Oberfläche. Die Wirbel, die sich rein als Folge dieser Instabilität
bilden, werden gern schwächer sein als solche, die eine Umkehr der Sehnenkomponente ebenso umfassen', aber wenn
der gegensätzliche Druckgradient nicht steil ist, d.h., wenn an einem flügel der Angriffswinkel nicht mehr als
4 oberhalb des Abrutschwinkels der "sauberen Oberfläche11
liegt, und wenn die umgekehrt V-förmigen oder sägezahnartigen Elementreihen annähernd beim 5 bis 10-fachen der
Grenzschichtdicke auf.stromseitig des Abtrennpunktes der "sauberen Oberfläche" beginnen, dann wird die Verstärkung
durch beide Arten von Zentrifugalinstabilität noch eine wirksame Verzögerung der Flußablösung liefern.
Für die verschiedenen Gestaltungen von Oberflächenelementen 32, die zur Erzeugung und Verstärkung der Wirbel 20 gemäß
der Erfindung gebraucht werden können, kann auf die verschiedenen Darstellungen der Fig. 7, 8 und 9 Bezug, genommen
werden. In-jeder dieser Figuren sind die Querschnitte
verschiedener Gestaltungen der Elemente 32 in Bezug auf eine typische Grenzschicht O gezeigt, die
durch die unterbrochenen Linien 50 definiert ist. So gibt Fig. 7a einen Längsabschnitt durch ein Element 32 wider,
das über seine ganze Länge konstante Höhe hat. Die Höhe des Elementes kann sich jedoch längs seiner Länge ver-'ändern
beispielsweise zu einer Spitze in der Mitte der
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Länge wit iit fi|» 7b |fsfi|ii $4$v such m einer in
Iiäng^rioJitunf versengten Splti^e gemp fig, 7e« Es
auch eine durohgeheiide, syiamet fische konvexe. Oberfläche
n&ch Fig, 74- oder eine asymmetrisch© ko.nve.xe
n^ch fig, 7e hft^eii,! Die WaAl der Elenien-feMjke in
richtung, die duroii 4ie vepioliitdenen Beispiele in
Fig, 7a bis e widergegeb§it?wUräe für den jeweiligen
Anwendungafall zu wählen teinf um den günstigsten
Effekt auf Flutabtirennung ode?» Wärmeübertragung bei
geringstem Nachteil, und Hntrgieverluat qder Greräuaelierzeugung
zu erzjelen. Die größte Höhe wird zwangläufig zu
einer folgenden tieferen konkaven Oberfläche für die
Wirbelbildung oder Yerstärkung führen, Us ist zu bemerken,
daß die Höhe in ;je4em Fall vorzugsweise"kleiner ist als
die vorgegebene Grenzschiohtdicke, wie durch die Bezugs-
50
linie/angedeutet ist,
linie/angedeutet ist,
Querschnittsgestalten von positiv, konvexen oder buckelförmigen
Elementen 35 können ebenfalls abgewandelt werden, wie durch die verschiedenen Beispiele der Fig. 8 angedeutet
ist. In Fig. 8a ist das Element als rund und in
Fig. 8b als quadratisch gezeigt, Fig. 8c, d und e zeigen Abwandlungen von konvexen Querschnittsgestalten in denen
Fig. 8c mehr dem Beispiel des Elementes 32 der Figuren
4. und 5 ähnelt. Fig. 8d zeigt ein solches Element mit
einer abgeschrägten Stirnfläche und einer stark abfallenden Rückflache, während die entgegengesetzte Gestaltung
in Fig. 8e gezeigt ist. Wiederum hängt die Wahl der Querschnittsgestalt von der jeweiligen Anwendung und sonstigen
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Faktoren z.B. der Anpasaungsfähigkeit des Materials ab. Die Kosten der Reihenherstellung können ebenfalls
von Bedeutung sein. Bei jeder Gestaltung ist ersichtlich,
daß das Element eine Schleppoberflache hat, die mit der
angrenzenden Oberfläche 22 einen allgemein konkaven Abschnitt für Wirbelerzeugung und -Verstärkung bildet»
Gemäß Fig* 2 besitzt die wirbelerzeugende Struktur Aushöhlungen, die auf oder in einer primären Luftsteuerungs- *
oberfläche gebildet sind. Eine abgewandelte Anordnung ist in Flg. 9 gezeigt, in welcher die Oberflächenwellungen
abwechselnde Höhlungen 28 und Erhebungen 29 mit einem
Periodenabstand 52bilden, der in der Größenordnung von
etwa 10 S haben, aber auch zwischen 5 und 20 O schwanken
kann. Die Tiefe 53 ist vorzugsweise geringer als die
Grenzschichtdicke. Die Leitvertiefung 28' hat eine etwas
andere Ausbildung zwecks positiverer Wirbelbildung und sie umfasst eine Reihe in Längsabstand liegender keilförmiger
Füllplatten 55· Die Spitze 56 der Platte 55 ist nach vorn gerichtet und die obere Fläche 57 endet und
ist coplanar mit der Oberfläche 22 quer über die Spitze des Hapfes 28', so daß die Platte 55 nicht in den Luftstrom
oder in die Grenzschicht vorspringt. Ob die Platte 55 mit seharf rechtwinkeligen oder schwaeh abgerundeten
Seitenkanten geformt ist, beeinträchtigt nicht wesentlich die Stärke der erzeugten Wirbel.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, napfartige Oberflächen-
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eindrückungen 28 anstelle der positiv vorspringenden. Elemente 32 gemäß Mg. 7 und 8 bzw. den Ausführungsformen nach Mg. 6 und 10 bis 15 zu verwenden, und die
erläuternde Anordnung der Elementreihen soll sich auf jede Art von wirbelerzeugender Konstruktion,gleichgültig
ob konvex (32) oder konkav (28) beziehen.
Mg. 6 zeigt eine zweckmäßige Heine von Elementen 32 oder 28, wobei die Elemente in einzelnen Winkeln 60 im
linken Teil der Mg0 und in einer kontinuierlichen Zick-Zack-Anordnung
62 auf der rechten Seite angeordnet sind» Eine zweite Reihe von Winkeln 70 liegt abstromseitig
von der ersten Reihe 60 und dient zur Wirbelverstärkung. In ähnlicher Weise ist eine kontinuierliche Zick-Zack-Reihe
72 abstromseitig zur Reihe 62 zum selben Zweck verlegt. Es ist nicht notwendig, daß die Elemente 62,
70 und 72 selbst in geraden Linien liegen wie in den Beispielen. Demgemäß kann eine dritte Reihe eine Wellenlinie
74 aufweisen, die gemeinsam zu den Reihen 60 bis 70 und 62 bis 72 abstromseitig verlegt ist, um weiter die
nut&are Verstärkung der Wirbel zu fördern.
Mg, 10 zeigt mehrere Anwendungen der Erfindung auf ein
Plugzeug 76. Eine Reihe von sägezahnartigen Elementreihen 78 ist dicht vor einer Motoreinlaßöffnung 80 angebracht,
um eine Abtrennung zu verhindern» wenn die Luft sich dem
Einlaß nähert, während eine weitere Reihe 82 dicht abstromseitig von der relativ schärfen Einlaßlippe des
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Motoreinlasses 80 liegt, um eine Abtrennung bei hohen
Angriffswinkeln zu verhindern. Eine weitere Seriengruppe 84 an der Flügel-Rumpf-Verbindung lenkt die Grenzschichtluft
ab und erzeugt und verstärkt Wirbel, um eine Abtrennung an dieser Verbindungsstelle zu verhindern·
Ähnliche Reihen können an der Verbindungsstelle der waagerechten und senkrechten Stabilisieroberflächen verwendet
werden.
Eine Abtrennung an den beweglichen Oberflächen z.B.
Klappen, Quersteuern und so weiter, kann durch sägezahnartige Reihen nach Art der Reihen 60 bis 70 oder 62 bis
72 verhindert werden, wobei die erste Reihe 88 vor dem Gelenkpunkt liegt, line zweite Reihe 90 liegt abstrornseitig
von dem Gelenkpunkt.
Fig. 11 und 12 zeigen eine besondere Art der möglichen
Anwendung der Lehre der Erfindung auf einen Flügel und einen Zwischenflügel» wobei ein geschlitzter Zwischenflügel
95 bzw. ein solcher vom Fowler-Typ an einem Flügel
96 montiert ist. In Fig» 11A und 11B befindet sich der Zwisohenflügel 95 in seiner voll zurückgezogenen Lage
im Flügel 96. In dieser Stellung ist keine der Elementenreihen wirksam. Wie jedoch Fig. 12A und 12B zeigen, sind
doppelte Winkelreihen von Elementen 100,angrenzend an die
Leitkante des Hilfsflügeis angeordnet,und auf diese Weise"
wird der aus dem Schlitz 102 austretende Fluß veranlasst * längs der Oberfläche des Hilfsflügels 92 zu strömen, statt
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sich abzulösen* Ferner können beulen 105 auf der Öberseife
des Flügels (Fig* 10) benutzt werden, um die Flußtrerinung in irgendwelchen Bereichen zu verzögern,
die den niedrigsten Abrutsehwinkel zeigen.
Bei jeder Anwendung der Erfindung auf die vorstehend
beschriebenen Ausführungsförmen würde die WellengeStaltung,
d.h. ihre Länge, Fläehenform und Längs- und Querschnittsgestalt der Elemente,Abstand in AbStromrichtung und gegebenenfalls
Erhöhungen 32 oder Vertiefungen 28 auf Überlegungen der Oberflächengeometrie, der Grenzfläehendicke,früherer
Fließerfahrung und Druc%*adient beruhen. Beispielsweise
können die Reihen 100 auf dem Hllfsflügel 95 leicht innerhalb des Flügels in der nicht ausgeschwenkten Lage
der Fig. 11 angeordnet sein, wenn die benutzten Generatoren
napfartig sein sollten.
Wenn man aufeinanderfolgende Reihen wie 60 fcia 70, und
62 bis 72-der Fig. 6 verwendet, würden die Elemente so
ausgerichtet sein,- daß bei großen Angriffswinkeln die Stromlinien nahe ihren Höhepunkten die Winkel der V-för~
migen oder Sägezahnelemente halbieren. Diese Vorsichtsmaßnahme würde besonders wichtig zur Herabsetzung des
Ifellenrücktrieba bei transοnieeben oder ÜbarschallanireftöLungen
sein. In einigen Fällen kann der Wechsel in
der Fließriciitung iaaeriharb dar Greassohioht jedoch ao
groß werden, daß ein gewisser Welleiirücktriob unvermeidlich.
ist. Unter diesen Umständen können rückziehbare Eeihen
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oder eine ähnliche Konstruktion benutzt werden wie bei den "Enteisungsschuhen" älterer Flugzeuge, die eine
Aufblähung der Reihen gestattet, wenn die Gestalt der beginnenden Ablösung angenähert wird wie z.B.
beim Landungsan- flug«
Fig. 13 zeigt die Anwendμng der Erfindung auf eine schwer
belastete Schaufel eines Kompressore, einer Eurbine oder
dergleichen. Bei schwacher Belastung kann es sich bei der Schaufel 110 um den Bestandteil eines Gebläses, Propellers
oder Hubschrauberrotors handeln. Die Wirbelerzeugerreihen 112 sind in der Lage im Bereich des transonischen Flusses
für einen Kompressor dargestellt, bei dem der Kompressionsstoß irgendwo zwischen der Leitkante 113-der Reihen und
der Schleppkante je nach der relativen Mach-Zahl der
Schaufelelemente auftritt. Bei diesen Ausführungsformen zeigen die Generatoren eine Reihe von V-förmigen Elementen
entsprechender Darstellung bei 60 und 70 in Fig. 6,und die
Stromlinien 115 nahe der obersten Stelle des Generatorelementes halbieren den spitzen Winkel, der von den
Elementen in pder Reihe gebildet wird, so daß die halben Winkel 116 kleiner sind als der Winkel,dessen Sinus der
reziprok β. Wert der örtlichen Mach-zahl an der Kante der
Grenzschicht ist.
Fig. 14 zeigt die Anwendung der Erfindung auf die Innenfläche
eines Diffusors 120. Bei diesen Ausführungsformen
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wie in anderen Fällen kann eine Kombination von Elementen
z.B. von V-förmigen Buckelelementen 122 mit abstromseitig folgenden innenkreisförmigen Reihen abwechselnder Vertiefungen
124 und Erhebungen 125 gebraucht werden. Jegliche Kombination dieser Elemente kann benutzt werden,
um die gewünschte Flußabtrennungsverzögerung zu erzielen« In einigen Fällen kann man vorzugsweise die erste Reihe
122 der Wirbelerzeuger vor die Diffusorkehle verlegen, wobei die Welligkeit durch die abstromseitig folgenden
Elemente 124 und 125 bestimmt wird. Auf diese Weise wird die Erzeugung der Wirbel seibat keine Flußabtrennung hervorrufen.
Mittels dieser Trennkontrollanordnungen kann das j^einheitsverhältnis
(Länge gegenüber größtem Durchmesser) für geringsten Rücktrieb von Rotationskörpern wie Unterseebooten,
Luftschiffen, Torpedos, Flugzeugtanks, Motorgondeln
usw. herabgesetzt werden mit der Folge einer Verminderung ,des Gesamtrücktriebes und baulieher Vereinfachung,
was sich aus der Erhöhung des Verhältnisses von Volumen zu Oberflächengröße ergibt. Da die Benutzung
der V-förmigen oder Sägezahnwellenreihen eine rasche Abnahme
im Durchmesser achtern des maximalen Querschnittes ohne Hervorrufen einer Flußabtrennung gestatten würde,
würde durch die sich ergebende Zunahme in dem relativen Bereich von laminarer gegenüber turbulenter Grenze-chicht
eine weitere Rücktriebreduzierung ergeben»
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Als besonderes Beispiel der Anwendung der Lehren der
Erfindung auf eine Oberfläche wurde ein symmetrischer
Stromlinienkörper von etwa 38 cm (15 Zoll) Sehnentiefe, etwa 43 cm (17 Zoll) Spannweite mit Endplatten von etwa
56 cm (22 Zoll) Durchmesser auf einem Drehtisch nahe der Mitte des Querschnittes eines Windtunnels montiert, ■
dessen Orientierung kontinuierlich von außen verändert werden konnte. Die Windgeschwindigkeit betrug 3810M/aec
(125 Fuß/sec) und die Reynolds Zahl war 10 .
Die Wirbelerzeuger bestanden aus stabförmigen Elementen
nach Fig. 7a und 8a in einfacher V-förmiger Reihenanordnung z.B. gemäß 60 in Fig. 6. Die Stäbe, welche die
Arme des V bildeten, hatten 2,5 nun (0,1 Zoll) Durchmesser
und etwa 46 mm (1,8 Zoll) Länge. Der von den Vs eingeschlossene
Gesamtwinkel betrug 25 ° und ihr Spannweitenabstand 30,5 mm (1,2 Zoll).
Der reine Flügel wurde nahe der Spannlängenmitte und der
Mittelsehne (Mitteltiefe) bei einem Angriffswinkel CC
von 14,7 ° überzogen, Dann wurden die Wirbelerzeuger auf der Oberfläche mit der Spitze dee Y bei etwa 114 mm
(4,5 Zoll) von der Leitkante angebracht. Der Fluß nahe der mittleren Breite wurde nicht überzogen bis Of = 19,5 }
und selbst dann wurde die Überziehung auf den Bereich nahe der Sclileppkante begrenzt. Die wellenartigen Wirbelerzeuger
verzögerten die Überziehung um rund 5 » waa zu
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193424s
einem Anstieg ^ip maximale.n Auftri-eb-kpeffizienten, von
etwa 0,5 führte, lie. pa^itativen flrgeb^riisse änderten
pich e,tw,aa, djirch, abs.pan^ungs,artige,n Fluß von den Indplatten
bei Jipchsten Angr4ffs,w4.nke:|_n, ab,er die Verwendung
der firbelerzeuger führte z^ eineni Anjtigg ip niaxiraalen
Auftrieb.
Der Verguph lieferte die folgende Information für die
Kongtroktioni Eine Reihe ^gglcelirt V-fprmige Creneratcren
mit einer Höhe = 0,5 ^,Länge - 9 g ?
winkel 25 ° und Peldbreitepabstand von
verlegt auf 0,36 Sehne verzögerte das Abrutschen um etwa
0,5 gegenüber dem Flügel ohne Wirbelerzeuger.
Hinsichtlich der Verstärkung der Spannweitenwirbel bei
Überstreichen eines konkaven Bereiches könnte die vorstehende Ausbildung durch Hinzufügung einer oder mehrerer
Reihen annähernd derselben Abmessungen bei Sehnenabstand von etwa 51 bis 76 mm (2 bis 3 Zoll) verbessert werden.
Andererseits kann die vorstehende Ausführungsform mit
der Folge einer Abnahme im Rücktriebzuwachs gleichwertig sein, indem man etwa drei Reihen mit einer Elementhöhe
von etwa 0,25 ί und Sehnenabstand von etwa 38 bis 51 mm
(1,5 bis 2 Zoll) verwendet»
Versuche zeigen, daS die wirksame Yersögerung de^r-S1IuS-abtrennung
mit lieser Art von Wirbelerzeuger bei einem
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Verhältnis von Erzeugerhöhe zu Grenzschichtdicke von etwa der Hälfte derjenigen, die für den Fltigeltypgenerator
empfohlen wird, erzielt werden kann.
Bei transonischen und Überschallgeschwindigkeiten würde die Sägezahn- oder umgekehrte V-Form der Reihen der Fig.
6 besonders vorteilhaft sein, weil die Linie der Scheitel hinter dem Machwinkel ^""Sinus (1/M)-JfUr die größte
zu erreichende Machzahl abgelenkt werden könnte; der Wellenrücktrieb würde also ausgeschaltet oder auf ein
Miniraum herabgesetzt werden. Bei einer Auftriebfläche,
wo die Wirbelerzeugung zur Verzögerung der Flußabtrennung
bei niedrigen Geschwindigkeiten erforderlich sein kann, würde beispielsweise der Rüektriebnachteil bei hohen
Geschwindigkeiten auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden.
Bei Anwendung auf Kompressor- und !Durbinensta-tor- und
Rotorschaufeln nach Art der Fig. 13, können Wirbelerzeuger verwendet werden, um Flußabtrennung zu vermeiden,
besonders bei für hohe Belastung ausgelegtenSchaufeln. Selbst bei niedrigen Belastungen würden sie Jedoch zur
Verzögerung oder Vermeidung dea sogenannten St-'oßabrutschens
(shock stall) an solchen radialen Stellen wirksam sein, wo der relative Fluß transonisch ist. An diesen
Stellen werden die V-förmigen oder Sägezahnwellenelemente 32 bei Anbringung an der Schaufel aufstromseitig von der
Schockstelle Flußabtrennung in der Region rascher mit
dem Schock verknüpfter DruekrUckgewinnung ausschalten.
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Die Elemente der Reihen würden alle hinter den Machwinkel des Flusses aufstromseitig von dem Stoß abgelenkt
werden.
Bei allen Anwendungen unter transonischen und Überschallgeschwindigkeiten
würde sich der mindeste Rücktriebnachteil ergeben, wenn dafür gesorgt wird, daß an keiner
Stelle irgendeine Stromlinie auf einen Kompressionstotpunkt oder Kompressionswendepunkt größer als der Machwinkel trifft. Eine Möglichkeit zur Verminderung des
Rücktriebnachteiles würde darin bestehen, die Elemente sanft in Rückkehrpunkte von null Amplitude an den LeIt-
und Schleppunkten zu gestalten.
Me Erfindung ist brauchbar zur Verhinderung oder Verzögerung der Flußablösung bei Strömung um Krümmer oder .
dgl. in geschlossenen Leitungen oder sonstigen umgrenzten Flußdurchgängen durch Einsatz geeigneter Generatoren in
der Leitungswand vor dem Bereich der Fluß ab trennung«, Ferner kann die Erfindung verwendet werden, um Flußabtrennung an
einspringenden Ecken in Raumfahrzeugen zu verhindern oder su verzögern, wie an der Verbindung des Rumpfes und eines
Brennkörpers in der Oberfläche von Geschossen und dgl.
Die Vorrichtung ist brauchbar zur Steigerung der Wärmeaustauschgeachwindigkeit
zwischen dem Fließmittel und der Oberfläche so-wie zur Verzögerung der Flußabtrennungö Diese
Verwendung ergibt sich aus dem Umstand, daß jegliche
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193A246
Steigerung in der Vermischung zwischen dem äußeren Fluß
und den Fließmittelschichten angrenzend an die Oberfläche
den Wärmeaustausch zwischen dem Fließmittel und der Oberfläche steigern, sowie die Flußabtrennung verzögern
wird. Es v/ird also nicht nur der abgetrennte Flußbereich mit seiner sehr niedrigen Wärmeaustauschzahl ausgeschaltet,
sondern außerdem kann die Wärmeaustauschgeschwindigkeit über den ganzen benetzten Bereich durch
Einführung von Stromlinienwirbeln gesteigert werden«,
Zu diesem Zweck kann die ganze Oberfläche beispielsweise gemäß Fig. 2 und 9 wellenförmig gemacht werden. In diesem
Fall brauchen die Amplituden nur etwa 1/3 oder weniger der Grenzschichtdicke zu betragen f \ienn. der Wärmeaustauscher
parallele Metallleitbleche in dichtem Abstand aufweist, können V-förmige oder Sägezahnwellen 32 mit
halbspitzem Winkel 116 (Fig. 13) von 20 bis 40° beispielsweise hineingestanzt werden.
Ein Wärmeaustauscher 200 mit Ausnutzung der Grundgedanken der Erfindung ist in Fig. 15 gezeigt. Er besitzt mehrere
in parallele Metalleitbleche 202 in dichtem Abstand,/denen die V-förmigen oder Sägezahnwellen 32 geformt sind. Der
Spitzenhaibwinkel 116 in Fig. 13 kann 20 bis 40° betragen,
und die Wellenelemente können zweckmäßig in die Leitbleche 202 eingestanzt sein, so daß sich positive Kämme auf der
einen Seite des Bleches und negative Kämme auf der gegenüberliegenden
Oberfläche ergeben. Bei Stapelung der Wärme-•auatauacherleitbleche
202 verlegt man sie vorzugsweise so,
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daß ein Kamm eines Bleches einem Tal.auf dem benachbarten
Blech gegenüberliegt, obgleich dies nicht unbedingt notwendig is to
Die hindurchgehenden Kühlrohre 2Q5 liegen senkrecht zu
den Leitblechen 202 und haben vorzugsweise ein Schlankheit s verhältnis, das größer ist als die Einheit mit deren
Längsachse in Richtung des Hauptstromes. Die Wellenelemente 32 und Rohre 205 liegen vorzugsweise in solchem
Abstand, daß .ein Wirbelpaar zwischen jedem Rohrpaar gebildet wird.
Die Wellenelemente auf den Leitblechen 202 bilden und verstärken eine Reihe von Stromlinienwirb-eln mit abwechselndem
Drehsinn· Wenn die Reynolds-Zahl der Grenzschicht
etwa 500 oder mehr beträgt, rufen die erzeugten Wirbel den Übergang zur Turbulenz hervor,und die Wärmeaustauschgeschwindigkeit
wird wesentlich gegenüber derjenigen üblicher Wärmeaustauscher gesteigert. Mit anderen
Worten, erhöhen die Längswirbel die Geschwindigkeit des Wärmeaustauschers,gleichgültig ob die Grenzschicht laminar
oder turbulent ist, und wenn sie laminar ist, bewirkt
der Einfluß der Wirbel den Übergang zur Turbulenz, was einen, weiteren Anstieg in der Wärmeaustauschgeschwindigkeit
beätegt» Die Kühlrohre sind einer beträchtlichen Axialflußkomponente als Teil des Wirbelflußfeldes ausgesetzt.
Das resultierende geneigte Flußfeld ist bestrebt, die
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Flußabtrennung zu verzögern und damit die Wärmeaustauschgeschwindigkeit
weiter zu steigern.
Demgemäß ist ersichtlich, daß die Erfindung innerhalb
der Grenzschicht angebracht Y/irbelerzeuger vorsieht,
die eine Flußabtrennung verhindern oder verzögern, wenn ein Strömungsmittel über eine gekrümmte Oberfläche fließt.
Wirbelerzeuger innerhalb der Grenzschicht können die Form entweder von Oberflächenhöhlungen oder Erhebungen
haben, welche Höhlungen an ihrer Abstromseite begrenzen, und die Generatoren sind in Reihen so angeordnet, daß
aufeinanderfolgende Reihen eine Verstärkung der durch die vorhergehenden Reihen erzeugten Wirbel bewirken. Die
Wirbelerzeuger nach der Erfindung sind infolgedessen besonders geeignet für die Verwendung an axialsymmetrischen
oder anderen dreidimensionalen Körpern, in Oiffusoren und
gekrümmten Durchgängen,auf Steuerflächen, an Kompressor- und Turbinenschaufeln und dgl, bei Unterschall-} transonischer
und Überschallgeschwindigkeit,-wo Rücktrieb, Geräuscherzeugung, Raum, Kosten und Gewichtsnachteile
bei Generatoren vom Flügeltyp unerwünscht oder untragbar sind. Die Abmessungen und Gestaltungen der Zick-Zack- oder
V-förmigen Reihen sollen für größte Ausnutzung der Grenzschichtwirbel
(durch Rotation der Grenzschichtwirbelung vektoren zur Stromlinienrichtung) bei der Bildung der
ab Stromseitigen Wirbel zur Verzögerung der Flußabtrennung
und/oder Steigerung des Wärmeaustauschers ausgelegt werden.
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Im Vergleich hierzu hängt die Flügeltypeinrichtung ,
die mehr als doppel so weit in den Fluß hineinragt, für Wirbelbildung von dem durch die Flügel erzeugten
Auftrieb ab«, Für gleiche Wirksamkeit in der verzögerten Abtrennung wird deshalb der Kraftverlust für die Wirbelbildung
allein wegen des durch den Auftrieb bedingten Rücktriebes und den Leitflügelprofilrücktrieb viel
größer sein als bei der Erfindung. Außerdem liefert die Erfindung ein wirksames Mittel zur Wirbelverstärkung.
Bei den hier beschriebenen Ausführungsformen der Einrichtungen
und Verfahren handelt es sich um bevorzugte Verwirklichungen der Erfindung,auf die sie jedoch nicht
beschränkt ist.
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Claims (1)
- ■-. 30 -PATENTANSPRÜCHE/1.JVorrichtung zur Verlagerung oder Verzögerung des Einsetzens der Flußabi isung eines über eine gekrümmte Oberfläche fließenden Strömungsmittels oder zur Verbesserung der Wärmeaustauschgeschv/indigkeit zwischen einem Strömungsmittel und der Oberfläche^ mit einer Mehrzahl von auf der Oberfläche gebildetenElementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenelemente ungeteilte konkave v/irbelerzeugerbezirke bilden, von denen einige abatromseitig zu anderen Elementen liegen und die Y/irbelbildung verstärken und in denen die Elemente in den konkaven Bereichen eine wirksame Höhe haben, die kleiner ist als die Dicke der angrenzenden Fließmittelgrenzschicht.• 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einige Elemente auf der Oberfläche Erhebungen bilden, die im allgemeinen quer zur Fließrichtung ausgerichtet sind, und die konkaven Bereiche auf den Abstromseiten derselben gebildet sind.3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen eine Höhe gleich annähernd der Hälfte der Grrenzschiehtdioke haben.909884/1229 bad or.gina.,Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige Elemente Vertiefungen in der Oberfläche bilden, in der die Achsen der Vertiefungen im allgemeinen quer-zur Flußrichtung des Strömungsmittels ausgerichtet sind.5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente in angrenzenden Reihen angeordnet sind und aus mehreren, allgemein quer zur Fließrichtung verlaufenden Reihen bestehen, wobei die Elemente jeder Reihe unter einem Winkel zu denjenigen einer angrenzenden Reihe und zur Fließrichtung in abwechselnder Zick-Zack-Anordnung verlegt sind, so daß jede Reihe einen Wirbel von entgegengesetzter/bar Drehrichtung zu der der benachrten Reihe erzeugt.6c Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente in weiteren abstromseitig zur entsprechenden Aufstromreihe liegenden Reihen in solchem Abstand gebildet sind, daß sie Wirbel desselben Sinnes, wie sie von der Aufstromreihe erzeugt werden, auffangen und verstärken. '7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige Elemente in allgemein quer zur Pließrichtung ausgerichteten Reihen angeordnet sind, die in einem Abstand entsprechend der 5- bia90988W1229-32-20-fachen Grenzschichtdicke voneinander liegen.S0 Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente in Fließrichtung des Strömunga- ' mittels zwischen Erhebungen und Vertiefungen abwechseln.9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente in Serien von V-förmigen Reihen auf der Oberfläche angeordnet sind, deren Spitzen zur Strömungsmittelfließrichtung ausgerichtet sind und deren Stromlinien im Fluß die von den Reihen eingeschlossenen Winkel halbieren.10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der halbe Winkel ein spitzer Winkel und kleiner ist als der Winkel,dessen Sinus der reziproke Wert der örtlichen Llachzahl an der Kante der Grenzschicht ist»11. Vorrichtung zur Verbesserung der Wärmeaustauschgeschwindigkeit zwischen zwei Strömun-gsmitteln mit mehreren in Abstand liegenden Leitblechen und durch diese hindurchragenden Kühlrohre^ gekennzeichnet durch nehrere Oberflächenv/ellenelemente auf dem Leitflügel mit einer kleineren Amplitude als die Dicke der Fließmittelgrenzschicht, wobeidie vrellenelemente allgemein auer zur Strömungsmittel-9098 84/1229fließrichtung über den Leitblechen verlaufen und Stromlinienwirbel bilden und verstärken.12o Vorrichtung nach. Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenelemente mehrere V-förmige Erhebungen mit einem halben spitzen Y/inkel von 20 bis 40 ° bilden.13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet 9 daß die Kühlrohre ein Feinheitsverhältnis größer als-die Einheit haben.14o Verfahren zur Verzögerung oder Verhinderung der Flußabtrennung im Strömungsmittelfluß über eine gekrümmte Flußsteueroberfläche zur Verbesserung der Wärmeaustauschgeschwindigkeit zwischen der Oberfläche und dem Strömungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Stromlinienwirbel an einer abgesonderten Aufstromstelle innerhalb der Fließmittelgrenzschicht bildet und diesen Wirbel an mehreren abgesonderten abstromseitigen Stellen auf der Oberfläche innerhalb der Grenzschicht verstärkt.15. Verfahren zur Verzögerung der Flußabtrennung oder Verbesserung der lärmeaustauaehgeschwindigkeit zwischen einem Strömungsmittel und einer festen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß man inden dieser Oberfläche angrenzenden Bereich der 909884/1229Grenzschicht mehrere V/irbel von abwechselndem Drehsinn bildet, die sich stromlinienförmig.zur Oberfläche erstrecken und den Strömurigsmittelfluß in der Grenzschicht vermischen.BAD ORIGINAL9 09884/122 9
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