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Experimentelle Untersuchungen zur Strömungs- / Struktur - Kopplung

Nasenkappenmodell im L3K. . Nasenkappenmodell im H2K. . Aerothermodynamische Untersuchun¬gen zur Spaltaufheizung am SHEFEX-Dichtungsmodell.

Kritische Aspekte eines Thermalschutzsystems, wie etwa die Wirksamkeit temperaturfester Dichtungen oder die Aufheizung von Spalten und die Entstehung von Stufen zwischen benachbarten Kacheln lassen sich oft nur unzureichend numerisch simulieren und müssen experimentell untersucht werden. Insbesondere an Spalten können kleine Veränderungen der Geometrie im Wechselspiel mit einer Hyperschallströmung lokal enorme Veränderungen der thermischen Belastung bewirken.

Bei der Untersuchung von Spalt- und Stufenkonfigurationen ergänzen sich die heißen und kalten Windkanäle der Einrichtung. Die rein thermischen Auswirkungen, etwa die thermische Standfestigkeit der Struktur, wird dabei in den lichtbogenbeheizten Windkanälen L2K und L3K untersucht, während Aufheizraten und Details der Strömungstopologie bei realistischen Mach- und Reynoldszahlen im Hyperschall-Windkanal H2K ermittelt werden.

Ziel der Projekte IMENS und IMENS+ ist die Entwicklung einer Simulationsplattform für die realitätsnahe Erfassung thermomechanischer Fluid-Struktur-Wechselwirkungen. Zur Validierung werden die Resultate gekoppelter Simulationen mit den experimentellen Resultaten verglichen.

Im Rahmen von IMENS wurde die Simulationsumgebung erfolgreich an zwei generischen Konfigurationen validiert. Im Nachfolgeprojekt IMENS+ wird die aktive Kühlung für thermisch hochbelastete innere und äußere Strukturen von Raumtransportsystemen angesprochen. Ergänzend zu stationärer gekoppelter Simulation wird auch zeitgenaue gekoppelte Simulation durchgeführt. Diese gekoppelten Simulationen werden anhand dedizierter Windkanalexperimente an generischen Modellen validiert.