DE102006049616A1 - Aerodynamic component has slits at the trailing edge, running between the upper and lower main surfaces, to reduce air turbulence noise emissions - Google Patents
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Abstract
Description
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung bezieht sich auf ein aerodynamisches Bauteil mit einer turbulent überströmten Kante, an der zwei Hauptfläche des Bauteils aneinander stoßen und eine Strömung teilen oder zwei getrennte Teilströme zu einer Strömung zusammenführen, wobei das Bauteil im Bereich der Kante mit Schlitzen versehen ist.The The invention relates to an aerodynamic component with a turbulent overflowed edge, at the two main area of the component abut each other and a flow divide or merge two separate streams to a flow, wherein the component is provided with slots in the area of the edge.
Bei der turbulent überströmten Kante handelt es sich insbesondere um eine Hinter- oder Abströmkante des aerodynamischen Bauteils; es kann sich aber auch um eine turbulent überströmte Seiten- oder sogar eine turbulent überströmte Vorder- oder Zuströmkante des Bauteils handeln.at the turbulent overflowed edge in particular, it is a trailing or trailing edge of the aerodynamic component; It can also be a turbulent overflowed side or even a turbulent overflowing front or inflow edge act of the component.
An der Kante stoßen zwei Hauptflächen des Bauteils aneinander. Bei diesen Hauptflächen handelt es sich in der Regel um eine Überdruckseite und eine Unterdruckseite des Bauteils. Die vorliegende Erfindung ist aber auch dann anwendbar, wenn keine Druckunterschiede vorliegen.At to hit the edge two main surfaces of the component to each other. These main surfaces are in the Usually around a positive pressure side and a negative pressure side of the component. The present invention but is also applicable if there are no pressure differences.
Konkret geht es bei der vorliegenden Erfindung um die Minderung der Schallabstrahlung von aerodynamischen Bauteilen, bei denen Kanten turbulent überströmt werden. Unter einer Kante eines aerodynamischen Bauteils wird ein knickartiges Geometrieelement an dem umströmten aerodynamischen Bauteil verstanden, das scharfkantig, stumpf oder abgerundet sein kann und an dem zwei Hauptflächen des Bauteils derart aneinander stoßen, dass eine Strömung geteilt oder zwei getrennte Teilströme zu einer Strömung zusammengeführt werden.Concrete It is in the present invention to reduce the sound radiation of aerodynamic components in which edges are overflowed turbulently. Under one edge of an aerodynamic component becomes a kinky Geometry element on the flow around understood aerodynamic component, the sharp-edged, dull or may be rounded and at the two major surfaces of the component in such a way bump, that a flow divided or two separate streams are merged into a flow.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Der
von turbulent überströmten Hinterkanten aerodynamisch
erzeugte Schall stellt einen ganz wesentlichen Anteil der Schallabstrahlung
von umströmten
aerodynamischen Bauteilen dar. Diese Hinterkantengeräusche produzieren
dominante Lärmanteile
etwa bei Hochauftriebsklappen an Flugzeugtragflügeln, Lüfterblättern, Windkraftanlagen usw.
Die physikalischen Zusammenhänge
bei der Entstehung von Hinterkantengeräuschen sind erstmals von
In
der
Bedingte
Erfolge wurden auch mit gezackten Hinterkanten, wie sie aus der
Ein
aerodynamisches Bauteil mit den Merkmalen der eingangs beschriebenen
Art ist aus der
AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aerodynamisches Bauteil mit den Merkmalen der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, bei dem die Schallabstrahlung von der turbulent überströmten Kante deutlich reduziert ist, ohne dass es notwendig ist, die Kante für das Anbringen von Bürsten dicker als aerodynamisch gewünscht auszubilden und Bürsten an der Kante anzubringen bzw. nach ihrem Verschleiß zu ersetzen, wobei eine Bauteilintegration in ein adaptives System keine Nachteile gegenüber einer herkömmlichen Ausführung aufweist und aerodynamische Nachteile beim Einsatz an Auftriebsflächen minimal bleiben.Of the Invention is based on the object, an aerodynamic component show with the features of the type described above, at the sound radiation from the turbulent overflowed edge significantly reduced is, without it being necessary, the edge for attaching brushes thicker than aerodynamically desired train and brush to be attached to the edge or replaced according to their wear, component integration into an adaptive system is not a disadvantage opposite one usual execution and minimizes aerodynamic disadvantages when used on lifting surfaces stay.
LÖSUNGSOLUTION
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein aerodynamisches Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele des neuen aerodynamischen Bauteils sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 11 definiert.According to the invention Task by an aerodynamic component with the features of the claim 1 solved. Preferred embodiments of the new aerodynamic component are in the dependent claims 2 to 11 defined.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION
Bei dem neuen aerodynamischen Bauteil verlaufen die Schlitze im Bereich der turbulent überströmten Kante durchgängig von der einen Hauptfläche bis an die andere Hauptfläche des Bauteils die in der Kante aneinander stoßen. Die Schlitze können im Gegensatz zu Bürsten neben Hinterkanten auch problemlos an anderen turbulent angeströmten Kanten, d. h. Vorderkanten und seitlich umströmten Kanten (so genannten Seitenkanten) von aerodynamischen Bauteilen vorgesehen werden. Die Anwendung der Schlitze ist auch nicht nur auf flächenartig auslaufende Kanten mit geringem Zuspitzungswinkel beschränkt, sondern weitgehend beliebig. Im Gegensatz zu angebrachten Bürsten sind die Schlitze in dem neuen aerodynamischen Bauteil überdies verschleißfrei und wartungsarm. Es ist allenfalls dafür zu sorgen, dass sich die Schlitze nicht durch Verunreinigungen zusetzen.at The slots in the area of the new aerodynamic component run the turbulent overflowed edge continuously from the one main surface to the other main area of the component which abut each other in the edge. The slots can be in contrast to brushes besides trailing edges also easily at other turbulent flowed edges, d. H. Leading edges and laterally flow around edges (so-called side edges) be provided by aerodynamic components. The application of the slots It's not just flat tapered edges are limited with low taper angle, but largely arbitrary. Unlike attached brushes are the slots in the new aerodynamic component moreover wear and low maintenance. At most it is necessary to ensure that the Do not clog slots with contaminants.
Auswirkungen
auf die aerodynamischen Leistungen des aerodynamischen Bauteils
aufgrund der Schlitze sind nicht zu erwarten, anders als dies aus
Die Schlitzweite jedes Schlitzes bei dem neuen aerodynamischen Bauteil ist vorzugsweise an jeder Stelle konstant über der jeweilige Schlitzhöhe des Schlitzes. Es sollen hier keine Düseneffekte erzielt werden. Vielmehr kommt es auf die Reibung für die turbulenten Strömungsfluktuationen in den Schlitzen an.The Slot width of each slot in the new aerodynamic component is preferably constant at each location above the respective slot height of the slot. There should be no nozzle effects here be achieved. Rather, it comes to the friction for the turbulent flow fluctuations in the slots.
Die Schlitze können an der jeweiligen Kante offen sein, so dass die unmittelbare Kante nur durch die zwischen den Schlitzen stehen gelassenen Stege ausgebildet wird. Die Schlitze können an der jeweiligen Kante aber auch geschlossen sein, um die Stabilität der Kante und die Steifigkeit der einzelnen Stege aus dem zwischen den Schlitzen belassenen Material zu erhöhen.The Slits can be open at the respective edge, so that the immediate edge only formed by the left between the slots webs becomes. The slots can on the edge but also be closed to the stability of the edge and the rigidity of the individual webs from between the slots to increase the material left over.
Ganz vorzugsweise sind die Schlitze bei dem neuen aerodynamischen Bauteil in der Überströmungsrichtung der turbulent überströmten Kante ausgerichtet. Sie erreichen so ihren höchsten Wirkungsgrad, weil relevante Anteile der Strömung zwanglos in die Schlitze eintreten, wodurch ihre turbulenten Strömungsfluktuationen gedämpft werden.All Preferably, the slots are in the new aerodynamic component in the overflow direction aligned to the turbulent overflowed edge. They reach their highest Efficiency, because relevant shares of the flow casually into the slots which dampens their turbulent flow fluctuations.
Neben der konstanten Schlitzweite über der jeweiligen Schlitzhöhe ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Schlitze auch in der Überströmungsrichtung der Kante eine konstante Schlitzweite aufweisen. Diese Schlitzweite der Schlitze kann konkret zwischen 0,05 mm und 0,5 mm betragen. Sie sollte dabei viel kleiner sein als eine in Kantenrichtung gebildete Korrelationslänge der die Kante überströmenden Turbulenz.Next the constant slot width over the respective slot height It is furthermore preferred if the slots also in the overflow direction the edge have a constant slot width. This slot width The slots can be concretely between 0.05 mm and 0.5 mm. It should be much smaller than one formed in the edge direction correlation length the edge overflowing turbulence.
Die Schlitze sind vorzugsweise in der Überströmungsrichtung der Kante parallel zueinander ausgerichtet. Ein Schlitzabstand der Schlitze untereinander ist vorzugsweise nicht größer als das 10-fache, noch mehr bevorzugt nicht größer als das 5-fache der Schlitzbreite der einzelnen Schlitze. Dabei müssen weder die Schlitzweiten aller Schlitze noch ihre Abstände konstant sein. sie können vielmehr an die örtlichen Besonderheiten insbesondere einer längeren Kante angepasst sein.The Slots are preferably parallel in the overflow direction of the edge aligned with each other. A slot spacing of the slots with each other is preferably not larger than 10 times, more preferably no larger than 5 times the slot width the single slots. It must neither the slot widths of all slots nor their distances constant be. you can rather to the local Be adapted particular features especially a longer edge.
Von den Schlitzen definierte Schlitzebenen können, müssen aber nicht senkrecht zu den Hauptflächen des Bauteils verlaufen, die an der jeweiligen Kante zusammenstoßen. Ein Winkel zwischen den Schlitzebenen und den kantenbildenden Hauptflächen sollte jedoch mindestens 45° betragen. Eine schräge Anstellung der Schlitzebenen gegenüber den kantenbildenden Hauptflächen ist z. B. dann sinnvoll, wenn hierdurch eine bessere Anpassung an der Richtung der turbulenten Überströmung der Kante erzielt wird.Slit planes defined by the slots may but need not be perpendicular to the major surfaces of the component that are adjacent to each other Collide edge. However, an angle between the slot planes and the major edge-forming surfaces should be at least 45 °. An oblique employment of the slot planes with respect to the edge-forming main surfaces is z. B. makes sense, if this is a better adaptation to the direction of the turbulent flow over the edge is achieved.
Die Schlitzlänge liegt typischerweise in einem Bereich von 1 bis 10 cm. In jedem Fall sollte die Schlitzlänge der Schlitze größer sein als, vorzugsweise mehr als doppelt so groß sein wie die Korrelationslänge der Turbulenz entlang der Richtung der Schlitze in den kantenbildenden Hauptflächen des Bauteils.The slot length typically ranges from 1 to 10 cm. In each Case should be the slot length the slots be bigger than, preferably more than twice the correlation length of Turbulence along the direction of the slots in the edge-forming main areas of the component.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.advantageous Further developments of the invention will become apparent from the claims, the Description and the drawings. The in the introduction to the description advantages of features and combinations of several Features are merely exemplary and may be alternative or cumulative come into effect, without the benefits of mandatory embodiments of the invention must be achieved. Other features are the drawings - in particular the illustrated Geometries and the relative dimensions of several components to each other as well as their relative arrangement and operative connection - can be seen. The combination of features of different embodiments the invention or features of different claims is also different from the ones chosen The antecedents of the claims possible and is hereby stimulated. This also applies to such features as in separate drawings are shown or in their description to be named. These features can be combined with features of different claims. As well can in the claims listed Features for more embodiments the invention omitted.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert und beschrieben, dabei zeigtThe Invention will be described below with reference to preferred embodiments explained and described in detail shows
FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES
Die
in den
- 11
- Hinterkantetrailing edge
- 22
- Bauteilcomponent
- 33
- Schlitzslot
- 44
- Hauptflächemain area
- 55
- Hauptflächemain area
- 66
- Seitenkanteside edge
- 77
- Vorderkanteleading edge
- 1414
- UnterdruckseiteVacuum side
- 1515
- ÜberdruckseitePressure side
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