Vorlesung Profilentwurf

Übersicht:

Dozent	Dr. Dipl.-Ing. Thorsten Lutz Tel.: (0711) 685 63406 e-mail: lutz@iag.uni-stuttgart.de IAG, Pfaffenwaldring 21, 1. Stock, Zimmer 1.029
Art des Faches	Vorlesung im Rahmen der Vertiefungsrichtung Strömungslehre
Zeit	8. Semester (Wintersemester) Vorlesung: montags, 15:30 - 17:00 Uhr, V21.01
Umfang und Art der Prüfung	1 Semesterwochenstunde, mündliche Prüfung
Sprechstunden	nach Vereinbarung

Vorlesungsinhalt:

Im Rahmen der Vorlesung werden zunächst Grundzüge der reibungsfreien sowie der reibungsbehafteten Umströmung subsonischer Profile besprochen und der Einfluss wesentlicher geometrischer Parameter auf die aerodynamischen Eigenschaften von Profilen diskutiert. Einen Schwerpunkt des Vorlesungsinhaltes bildet die zusammenfassende Darstellung der für den praktischen Profilentwurf relevanten theoretischen Grundlagen des Profilentwurfs- und Analyseprogramms von R. Eppler sowie die ausführliche Einweisung in die Bedienung und Anwendung des Programms. Als Basis für die im Rahmen des zugehörigen Seminars durchzuführenden Profilentwürfe werden wesentliche Auslegungsaspekte insbesondere von subsonischen Laminarprofilen diskutiert und Hinweise zum praktischen Entwurf gegeben.

Termine:

Datum	Tag
	2012
29. Oktober	Montag	1. Vorlesung
5. November	Montag	2. Vorlesung
12. November	Montag	3. Vorlesung
19. November	Montag	4. Vorlesung
26. November	Montag	5. Vorlesung
3. Dezember	Montag	6. Vorlesung
10. Dezember	Montag	7. Vorlesung
17. Dezember	Montag	8. Vorlesung

Seminar zur Vorlesung Profilentwurf

Übersicht:

Dozent	Dr. Dipl.-Ing. Thorsten Lutz Tel.: (0711) 685 63406 e-mail: lutz@iag.uni-stuttgart.de IAG, Pfaffenwaldring 21, 1. Stock, Zimmer 1.029
Art des Faches	Vorlesung im Rahmen der Vertiefungsrichtung Strömungslehre
Zeit	8. Semester (Wintersemester) Seminar: montags, 15:30 - 17:00 Uhr bzw. nach Vereinbarung 9. Semester (Sommersemester) Seminar: nach Vereinbarung
Umfang und Art der Prüfung	2 Semesterwochenstunden, benoteter Vortrag von etwa 20 min. Dauer
Sprechstunden	nach Vereinbarung

Inhalt und Ziel des Seminars:

Im Rahmen dieses Seminars werden die Grundzüge des Entwurfs subsonischer Profile vermittelt und von den Teilnehmern eigenständig Profilentwürfe durchgeführt. Als Berechnungswerkzeug wird dabei insbesondere das Profilentwurfs- und Analyseprogramm von Eppler verwendet. Bei Bedarf können zusätzliche Berechnungsprogramme, beispielsweise zum Nachentwurf von Profilen, zur Analyse transsonischer Profile oder zur Nachrechnung von Tragflügeln zur Verfügung gestellt werden. Das Seminar findet im Anschluss an die zugehörige Vorlesung jeweils im Wintersemester statt.* Aufbauend auf die Vorlesung wird zunächst im Rahmen von Gruppenübungen die Anwendung des Profilentwurfsverfahrens an einem Übungsbeispiel unter Anleitung am Computer erlernt. Es folgt der eigenständige Entwurf eines Profils für einen vorgegebenen, selbst ausgewählten Einsatzzweck, wobei die am IAG vorhandenen Computer genutzt werden können. Die Zwischenergbnisse sollten mit dem Seminarleiter besprochen werden (Sprechstunde nach Vereinbarung). Die Ergebnisse der Entwurfsarbeiten werden abschliessend in Form eines Vortrages den übrigen Seminarteilnehmern vorgestellt und diskutiert. *Bei Bedarf können auch im Sommersemester Seminare abgehalten werden. Allerdings finden im Sommersemester weder Vorlesungen noch Grüppenubungen statt. Die Teilnahme an den Vorlesungen und Gruppenübungen im vorausgegangenen Wintersemester wird Seminarteilnehmern dringend empfohlen, um die Anwendung des verwendeten Profilentwurfsprogrammes sowie Entwurfsstrategien zu erlernen.

Anerkennung als Prüfungsleistung:

Sofern ein benoteter Vortrag von etwa 20 Minuten Dauer (+Diskussion) zu einem eigenständig durchgeführten Profilentwurf gehalten wird, kann das Seminar als mündliches Vertiefungsfach bzw. als Wahlfach (2SWS) anerkannt werden.

Hinweise zum Aufbau des Vortrags:

• Motivation: Beschreiben des vorgesehenen Anwendungsbereichs, Darstellung der Herausforderung des Profilentwurfs und gegebenenfalls neuer Ideen und Ansätze
• Festlegung der technischen Daten an das zu entwerfende Profil: Definition der Auslegungspunkte (ca, Re, Ma), der Auslegungskriterien (z.B. minimaler Widerstandsbeiwert) sowie der Randbedingungen und der geforderten Profileigenschaften
• Gegebenenfalls Vorstellung existierender Profile für die vorgesehene Anwendung
• Diskussion eines Zwischenentwurfs
• Präsentation des endgütigen Entwurfs: was wurde wie und warum gegenüber dem Ausgangsprofil bzw. dem Zwischenprofil modifiziert
• Resume: Wurden die Entwurfsziele erreicht und was könnte gegebenenfalls noch verbessert werden?

Schriftliche Zusammenfassung:
Zusätzlich zum Vortrag ist beim Seminarleiter eine kurze schriftliche Zusammenstellung der Ergebnisse im pdf-Format abzuliefern. Die Dokumente werden künftig auf der Website zur Vorlesung veröffentlicht. In der Zusammenfassung sollten nachfolgende Punkte dokumentiert sein.

• Name des Vortragenden / der Vortragenden
• Titel des Vortrags und Vortragsdatum
• Auflistung der Entwurfskriterien
• Entwurfseingabedaten des endgültigen Entwurfs
• Geschwindigkeitsverteilung und Polaren des endgültigen Entwurfs
• Gegebenenfalls Geschwindigkeitsverteilung und Polaren eines Vergleichsprofils

Beispiel

Seminarvorträge (WS12/13):

Montag, 14.1.2013 15:45 Uhr	R. Eppler	Die Geschichte der Laminarprofile
Montag, 21.1.2013 15:45 Uhr	M. Harms R. Mayer	Profilentwurf für ein 120kg UL Bionisches Segelflugzeugmodell nach dem Vorbild eines Albatros
Montag, 28.1.2013 15:45 Uhr	D. Bergold J. Straub D. Zeni	Profil für das Steuerruder eines Ruderbootes Profil für ein manntragendes Elektro-Kunstflugzeug Tragflügelprofil für ein Clubklasse Segelflugzeug
Montag, 4.2.2013 15:45 Uhr	M. Schuff M. Tartler	Profil für ein Hochleistungs-Leichtflugzeug der LSA Klasse Profil für ein Segelflugmodell der F3B Klasse

Seminarvorträge (SS11):

Montag, 30.5.2011 15:45 Uhr

W. Oklej A. Bohl Dominic Gloss

Profil für ein Kunstflugzeug Hochauftriebsprofil für ein Modellflugzeug Profilentwurf für ein in Serie gefertigtes Modell-Segelflugzeug in Elapor Bauweise

Seminarvorträge (WS10/11):

Freitag, 29.10.2010 9:45 Uhr	T. Bornschlegel	Profil für ein Nurflügel UAV
Montag, 31.1.2011 15:05 Uhr	F. Kunert M. Arnold M. Krause	Profil für ein Cargo UAV - "The Planesmen" Profil für eine kleine Windenergieanlage mit vertikaler Achse Profil für ein HALE UAV
Montag, 31.1.2011 16:30 Uhr	R. Eppler	Die Anfänge der Entwicklung von Laminarprofilen
Montag, 7.2.2011 15:05 Uhr	J. Illg V. Sanchez	Profil für ein Speedcup Modell der Klasse F3S Airfoil fpr the rear spoiler of a racing car

Seminarvorträge (SS10):

Montag, 5.7.2010 14:30 Uhr	A. Tuscherer D. Flad A. Mirosnicenko	F2B Kunstflugprofil Wölbklappenprofil für einen Einsitzer der FAI-18m-Klasse Profil für ein schnelles Hydrofoil
Montag, 12.7.2010 14:30 Uhr	S. Melvin P. Klausmann F. Neff R. Schlegel	Profil für ein Kunstflugzeug Profil des Blattaußenbereichs einer 10MW-Offshore-WEA Profil für einen Elektrosegler Profil für eine Aufklärungsdrohne

Seminarvorträge (WS09/10):

Montag, 2.11.2009 16:45 Uhr	S. Klingenstein U. Sauter	Tragflügelprofil für ein doppelsitziges Segelflugzeug Profil für ein schnell fliegendes Frachtflugzeug mit STOL-Eigenschaften
Montag, 18.01.2010 15:00 Uhr	R. Eppler	Die Anfänge der Entwicklung von Laminarprofilen
Montag, 1.2.2010 13:15 Uhr	E. Pudell M. Werner F. Lindner	Tragflügelprofil für ein vorbildnahes Flugmodell im Maßstab 1:12 Profil für ein Jet-Modell NLF Profil für General Aviation Anwendungen
Montag, 8.2.2010 15:00 Uhr	M. Benzler F. Haslinger	Profil für einen Hand Launch Glider Profil zur Rollstabilisierung von Schiffen
Montag, 15.2.2010 13:15 Uhr	V. Sailer N. Reuther M. Dieterle	Profil für einen Thermik-Elektrosegler in Nurflügelkonfiguration Profil für ein Hydrofoil Kajak Profil für ein High-Speed Nurflügel-Modell
Montag, 15.2.2010 15:00 Uhr	G. Chiozotto B. Schlager R. Gehre	Hochauftriebsprofil für kleine Reynolds-Zahlen Profil für den Wright Flyer Profil Aerodynamische Untersuchung und Optimierung der Hydrofoils eines Flyaks

Die Seminarvorträge der Vorjahre finden Sie hier.

Übungsaufgabe:

Die Übungsaufgabe dient dem Kennenlernen grundlegender Vorgehensweisen beim Entwurf von Laminarprofilen und der elementaren Entwurfsparameter des Profilprogrammes von R. Eppler. Die Aufgabe wird während der Gruppenübungen gemeinsam bearbeitet. Es ist anzumerken, daß die vorgegebenen Entwurfsziele auf verschiedenen Wegen und mit unterschiedlichen Profilentwürfen erfüllt werden können und somit keine "Musterlösung" zur Verfügung gestellt werden kann. (Anm.: Das Übungsblatt ist ebenso in den zur Verfügung gestellten Seminarunterlagen enthalten.)

Übungsblatt

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Literatur:

• Profilentwurf (Skript zur Vorlesung) (nur für Hörer der Vorlesung)
  Anm.: Einführung in wesentliche aerodynamische Effekte bei der Umströmung von Profilen, Hinweise zur Auslegung von Laminarprofilen, Diskussion von Profilen für Segelflugzeug-Anwendungen, Einführung in das Profilprogramm von R. Eppler, Übungsaufgabe.
• Profilentwurf (Folien zur Vorlesung)
  
• R. Eppler:
  Tragflügelprofile (Skript)
  Detaillierte Darstellung der theoretischen Grundlagen des Entwurfs- und Nachrechenverfahrens sowie der Grenzschichtmethode, Beispiele zur Anwendung des Entwurfsverfahrens.
• S. Wagner:
  Aerodynamische Auslegung von Profilen und Tragflügeln (Skript)
  Auslegungsaspekte von subsonnisch und transsonischen Profilen, Tragflügeln und Flugzeugkonfigurationen, Area rule. Erhältlich bei der Fachschaft.
• R. Eppler:
  Users Guide
  Anm.: Kurze Beschreibung sämtlicher Optionen des Profilprogrammes von R. Eppler, zahlreiche Beispiele zur Auswahl verschiedener Programmoptionen, keine Darstellung des theoretischen Hintergrunds des Berechnungsverfahrens.

  User's Guide

• R. Eppler:
  Airfoil Design und Data
  Springer-Verlag, 1990, ISBN 3-540-52505-X
  Anm: zusammenfassende Darstellung der theoretischen Grundlagen des Profilprogrammes, zahlreiche Hinweise zum Entwurf von Profilen, Sammlung von Eppler-Profilen inkl. Entwurfsdaten, gegliedert nach Anwendungsgebieten.
• M. Selig:
  Airfoils at Low Speeds
  Anm.: Hinweise zum Entwurf von Profilen für kleine Reynoldszahlen, zahlreiche Windkanalexperimente, Windkanaldaten auch im Internet verfügbar.
• D. Althaus, F.X. Wortmann:
  Stuttgarter Profilkatalog I
  Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, 1996, ISBN 3-528-03820-9
  Anm.: Umfangreiche Sammlung von gemessenen Profilpolaren aus dem Laminarwindkanal des IAG.
• D. Althaus:
  Niedriggeschwindigkeitsprofile
  Friedr. Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, 1996
  Anm.: Fortsetzung des Stuttgarter Profilkataloges mit neueren Messungen, inklusive Diskette mit Profilkoordinaten und den gemessenen Polaren.
• D. Althaus:
  Profilpolaren für den Modellflug Band I&II
  Neckar-Verlag Villlingen-Schwenningen, 1980 bzw. 1985
  Anm.: Versuchsergebnisse aus dem Modellwindkanal des IAG für den Bereich kleiner Reynoldszahlen (Rn<200000).
• I. H. Abbott & A.E. von Doenhoff:
  Theory of Wing Sections
  Dover Publications, Inc.
  Anm.: Klassiker, Darstellung der theoretischen Grundlagen zum Entwurf der NACA Profile, Sammlung von Profilkoordinaten und gemessenen Polaren der NACA-Profile.