Diese Arbeit befasst sich mit Ansätzen zur Effizienzsteigerung in zwei instationären aerodynamischen Szenarien.

Fluktuierende Anströmbedingungen an einem stationären Flügelprofil stellen das erste untersuchte Szenario dar, welches repräsentativ für Böenlasten an Windturbinenblättern oder Brückenkörpern ist. Hierbei besteht das Ziel in der Validierung aerodynamischer Übertragungsfunktionen nach Sears und Atassi, welche die Vorhersage instationärer, aerodynamischer Lasten erlauben. Es wird gezeigt, dass beide Funktionen unter der Berücksichtung und sorgsamen Reproduktion der vorhergesehenen Einströmbedingungen in der Lage sind, instationäre, aerodynamische Lasten vorherzusagen. Zudem kann nachgewiesen werden, dass unter Einbezug einer Normalisierung keine fundamentalen Unterschiede zwischen beiden Formulierungen existieren. Um die Generation von fluktuierenden Einströmbedingungen in einem Windkanal zu simplifizieren wird ein Ansatz, basierend auf der Verwendung eines einzelnen Flügelprofils, hergeleitet und experimentell validiert. Dabei kommen optimierte Bewegungsprofile zum Einsatz, welche aus der Theodorsen-Theorie hergeleitet werden. Im Vergleich zu anderen Böengeneratoren ermöglicht der vorgestellte Ansatz Böen großer Amplitude und Frequenz unter Verwendung eines einzelnen Flügelprofils zu produzieren.

Das zweite aerodynamische Szenario befasst sich mit der Strömung um Flügelprofile, welche kombinierte Hub- und Nickbewegungen in stationärer Anströmung ausführen. Diese Betrachtung erfolgt im Bereich des tiefen dynamischen Strömungsabrisses indem ein Vorderkantenwirbel das Strömungsfeld dominiert. Die gewählten Bedingungen sind beispielsweise repräsentativ für schlagende Flügel eines Mikro-Luftfahrzeugs. Zunächst wird das Ablöseverhalten des Vorderkantenwirbels untersucht, um die Grundlage für spätere Strömungsbeeinflussungen zur Verfügung zu stellen. Ein Modell zur Vorhersage des Aufkommens von Sekundärstrukturen, welche das Ablösen des Wirbels initiieren können, wird mit Hilfe zweier Versuchseinrichtungen unterschiedlicher Arbeitsmedien hergeleitet und validiert. Um die Wachstumsphase des Vorderkantenwirbels und damit die Phase erhöhten Auftriebs zu verlängern, werden dielektrische Barriereentladungs-Plasma-Aktuatoren zur Manipulation des Strömungsfeldes an topologisch kritischen Stellen auf verschiedenen Flügelprofilen eingesetzt. Die Wachstumsphase des Vorderkantenwirbels wird signifikant verlängert, was auf einen erhöhten Auftrieb am Flügelprofil schließen lässt. Untersuchungen der Wirkreichweite des Plasma-Aktuators werden genutzt, um die minimale effektive Aktuierungsperiode herzuleiten und zu testen. Dieses Vorgehen dient der Demonstration des Potentials zukünftiger Anstrengungen zur Effizienzsteigerung.