Shape optimization for delay of laminar-turbulent transition

Optimal kontrollteori tillämpas för att optimera en vingprofil med avseendet på störningsenergin i gränsskiktet med avsikt att fördröja omslag från laminär till turbulent strömning. Den inviskösa strömningen fås genom att lösa Euler ekvationerna för kompressibel strömning. Den laminära grundströmningen fås genom att lösa gränsskiktekvationerna för kompressibel strömning på oändligt svepta vingar. Tillväxten av konvektivt instabila störningar analyseras med hjälp av linjära stabilitetsekvationerna i parabolisk form (PSE). Resultaten visar en minskning av den totala amplifiering av ett stort antal störningar vilket antas representera en fördröjning av laminär-turbulent omslag. Då en fördröjning av omslaget innebär en minskning av det viskösa motståndet, är formoptimeringsproblemet som presenteras här en ny metod för att genomföra minimering av det viskösa motståndet. Metoden har inte för avsikt att dämpa den turbulenta strömningen utan förlitar sig på modellering av störningars spridning och tillväxt i den laminära delen av gränsskiktet. Liknande resultat fås också då tryckmotståndet och störningsenergin samtidigt reduceras medans lift och pitch-moment koefficienterna behölls nära deras initiala värden.