Ist es möglich, dass die laminare Strömung über Re=107Re=107Re=10^7 liegt?

Das Schaufelblatt beginnt immer mit einer laminaren Grenzschicht; An einem gewissen Punkt auf der Tragflächenoberfläche kann die Grenzschicht in einen turbulenten Zustand übergehen. In einem einheitlichen freien Strom dominieren zwei Übergangsmodi :

• Natürlicher Übergang
• Erzwungener Übergang

A. Natürlicher Übergang

Der natürliche Übergang ist der Übergangsmechanismus, den wir typischerweise mit der Reynolds-Zahl assoziieren. Wenn sich die Strömung entlang des Strömungsprofils bewegt, nimmt die lokale Reynolds-Zahl zu und alle anfänglichen Störungen verstärken sich. Steigt die Verstärkung über die maximale Schwelle, die eine laminare Grenzschicht tolerieren kann, reißt die Strömung lokal ab ( laminare Ablöseblase ) und lagert sich als turbulente Grenzschicht wieder an.

Die folgende Grafik (Ref. Drela , Flight Vehicle Aerodynamics) zeigt das Wachstum der lokalen Reynolds-Zahl ($Re_\theta$) und der Instabilitätsparameter ($\tilde{N}$) für eine flache Platte. Einmal$\tilde{N}$steigt über den kritischen Wert ($N_{crit}$), dann tritt ein laminar-turbulenter Übergang auf. Beachten Sie auch, wie der Übergangspunkt von der Free-Stream-Reynolds-Zahl ($Re_\infty$): Je höher die Free-Stream-Reynolds-Zahl (was Ihr OP verlangt), desto früher der natürliche Übergang.

Bildreferenz: Drela, Flight Vehicle Aerodynamics

Da die Form des Strömungsprofils die Druckverteilung beeinflusst, beeinflusst sie auch die Form der Grenzschicht. Sie können die Schaufelblattform ändern, um den Übergang so weit wie möglich zu verzögern, um den Hautreibungswiderstand zu minimieren. Dies ist das Designziel von Tragflächenprofilen mit natürlicher laminarer Strömung (NLF). Aber auch auf NLF-0215F bei a$C_l$B. von 0,65, tritt der Übergang bei 61 % Sehne auf der oberen Oberfläche auf, bei einer Freistrom-Reynolds-Zahl von 5 Millionen.

B. Erzwungener Übergang

Ein erzwungener Übergang tritt auf, wenn es Unregelmäßigkeiten oder Vorsprünge auf der Schaufelblattoberfläche gibt. Dies kann auf Herstellungstoleranzen, Verunreinigungen oder auf das Design zurückzuführen sein . Eine Kontamination kann durch Regen, Eisbildung oder sogar durch Insekten verursacht werden.

Somit würde in der Praxis der tatsächliche Übergang viel früher erfolgen als durch den natürlichen Übergang vorhergesagt.

Die Reynolds-Zahl ist das Verhältnis einer charakteristischen Geschwindigkeit und einer charakteristischen Dimension (von der Viskosität mal abgesehen). Entscheidend ist die Wahl der Kenngrößen. Der Turbulenzbeginn um Re=2300, den man oft in Strömungslehrbüchern findet, gilt also nur für die Rohrströmung, wobei der Rohrdurchmesser als charakteristische Längenskala verwendet wird.

Die Umströmung von Schaufelblättern unterscheidet sich grundlegend von der Strömung in einem Rohr.