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M. Kornfeld:
"Weakly Three-dimensional Transonic Laminar Flows in Slender Channels";
Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): A. Kluwick, P. Gittler; Institut für Strömungsmechanik und Wärmeübertragung, 2011; Rigorosum: 11.03.2011.

In der vorliegenden Arbeit werden laminare, schallnahe, schwach dreidimensionale Strömungen im hohen Reynoldszahlbereich in schmalen Kanälen, wie sie beispielsweise in Micro-Uberschalldüsen und in Turbomaschinen mikro-elektro-mechanischer Systeme (MEMS) vorliegen, untersucht. Die Kanalhöhe sei dabei derart gering, dass die auftretende Grenzschicht mit der reibungsfreien Kernströmung zu wechselwirken beginnt und die klassische Grenzschichttheorie zusammenbricht. Das hieraus resultierende viskose - reibungsfreie Wechselwirkungsproblem wird für ideale Gase formuliert. Die reibungsfreie Kernregion und die viskose Grenzschicht im Interaktionsgebiet werden mit Hilfe von angepassten asymptotischen Entwicklungen und der Triple-Deck Theorie gelöst. Als Folge davon müssen die Grenzschicht und die Kernregion simultan berechnet werden.

In the present work laminar transonic weakly three-dimensional flows for high Reynolds numbers in slender channels, as they are found in micro supersonic nozzles and turbomachines of micro-electro-mechanical-systems (MEMS), are considered. The channel heights shall be so small that the viscous boundary layer starts to interact with the inviscid core flow and therefore the classical boundary layer approach fails. The resulting viscous-inviscid interaction problem is formulated for perfect gases. The inviscid core region and the viscous boundary layer are investigated by means of matched asymptotic expansions and triple deck theory. As a consequence, the properties of the core region and the boundary layer have to be calculated simultaneously in the interaction region.

transonic flows / slender channels / Interacting boundary layer / triple deck theory / asymptotic expansions