Strömungsgerechter Entwurf eines Luftauslasses

Summary Losses and durability play a major role in the design phase of flow guiding and/or flow surrounded devices, machines or facilities. Therefore, design guidelines that reduce losses and increase durability should be applied from the very beginning in the design process. The present doctoral thesis deals with the fundamentals of flow optimised designs of generic air outlets. For this purpose an existing air outlet is investigated in detail regarding his fluid mechanics in a first step. For the tests the flap angle and the mass flow were varied. The main focus of this study was the influence of the flap angle and the mass flow on the flow topology and the drag of the different configurations. In a second step, based on the achieved experimental flow data, specific design changes which influences the airflow around the air outlet and the inner flow were developed and investigated thoroughly. Here, also the efficiency, was taken into account. It could be shown, that a design change which influences the airflow around the air outlet leads to a much higher decrease in drag compared to a design change which influences the inner flow. The main results of this study are basic design advices for future generic air outlets which should be used in the design process in order to reduce losses and increase the durability. Kurzfassung Schon in der Entwurfsphase strömungsführender bzw. umströmter Bauteile von Geräten, Maschinen und Anlagen sollten diese hinsichtlich ihrer Verluste und ihrer Lebensdauer bestmöglich gestaltet sein. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Grundlagen zum strömungsgerechten Entwurf eines generischen Luftauslasses. Zu diesem Zweck wurde ein bestehender Luftauslass, in einem ersten Schritt, eingehend hinsichtlich seiner strömungsmechanischen Eigenschaften untersucht. Variiert wurden dabei der Klappenwinkel und der Massenstrom. Das Hauptaugenmerk der Untersuchungen liegt auf dem Einfluss des Klappenwinkels und des Massenstromes auf die Topologie der Strömung und dem Widerstand der untersuchten Konfigurationen. Basierend auf den so gewonnenen Daten wurden Verbesserungsmaßnahmen entwickelt, die zum einen die Außenströmung und zum anderen die Innenströmung beeinflussen. Deren Einfluss auf die bereits genannten Parameter wurde eingehend vermessen und dargestellt. Zusätzlich erfolgte eine Betrachtung der einzelnen Maßnahmen hinsichtlich ihrer Effizienz. Es zeigt sich, dass die Beeinflussung der Außenströmung zu der größeren Widerstandsreduzierung führt. Als Ergebnis der Arbeit wurden Hinweise zur strömungsgerechten Konstruktion für generische Luftauslässe erarbeitet, die in zukünftige Entwürfe einfließen sollen.