Straalmotoren aan vliegtuigen leveren enorm veel stuwkracht. Daarvoor moeten ze liefst bij zo hoog mogelijke temperaturen werken. Toch is daar een grens aan, want bij te hoge temperaturen neemt de sterkte van de schoepen in de motor af. “Niet echt wenselijk met schoepen die al ronddraaiend snelheden tot duizend kilometer per uur kunnen bereiken”, vertelt dr.ir. Rick de Lange van de groep Energy Technology van de faculteit Werktuigbouwkunde. “Nu is het gelukkig zo dat de lucht die langs een schoep stroomt een koudere grenslaag vormt. Deze stroomt vlak langs het oppervlak en houdt zo de hete lucht weg van de schoep. Op een bepaald moment verandert deze nette stroming in een chaotische, turbulente stroming. Wervels zorgen ervoor dat de hete lucht onder de grenslaag kan kruipen, waardoor extra koelen van de schoep noodzakelijk wordt.”
Wáár je precies moet gaan koelen, wordt onderzocht door promovendus ir. Jeroen Mans. “Deze opstelling is een vereenvoudigd model van zo'n schoep”, vertelt hij. “Uit praktische overwegingen werken we met water, dat tijdens een meting continu rondgepompt wordt. We creëren een uniforme hoofdstroming met een vaste hoeveelheid turbulentie. Aan het begin van de schoep is een gebied waar altijd een mooie grenslaag zit. Daarna beginnen door de interactie met de hoofdstroom her en der turbulente ‘spots' te ontstaan. Zo'n spot beweegt mee met de hoofdstroom, groeit verder en fuseert tot grotere wervelgebieden. Om meer begrip te krijgen over het ontstaan van de turbulente spots, bestuderen we de snelheidsvelden rondom die spots. Deze bepalen we met Particle Image Velocimetry. Met een laservlak, dat met de spot meebeweegt, belichten we twee keer kort achter elkaar de aan het water toegevoegde kleine plastic deeltjes. Uit deze twee beelden wordt het lokale snelheidsveld berekend.”

Tekst: Jim Heirbaut
Foto: Bram Saeys

Heeft u tips voor deze nieuwe serie; mail ze dan naar cursor@tue.nl.