ISBN 9783843927277

978-3-8439-2727-7, Reihe Ingenieurwissenschaften

Sebastian Schulte am Hülse
Simulation transsonischen Buffets an Transportflugzeugen mittels hybrider RANS/LES Verfahren

212 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2015), Hardcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Bei der Entwicklung moderner Verkehrsflugzeuge wird der numerischen Struktur- und Strömungssimulation eine wachsende Bedeutung zugeschrieben. Die Weiterentwicklung dieser Methoden im Hinblick auf deren steigende Genauigkeit und Verlässlichkeit ermöglicht es der Industrie sowohl Entwicklungszeiten wie auch Kosten zu senken.

Zur Modellierung transsonischen Buffets und der zeitlichen Auflösung des abgelösten Nachlaufs wurde die automatisierte zonale Detached Eddy Simulation (AZDES) entwickelt und mit Reynoldsspannungsmodellierung kombiniert. Die Methode ist formal mit der zonalen DES verwandt, ermöglicht jedoch die Einteilung in RANS- und DES-Bereich aufgrund einer im Vorfeld durchgeführten (U)RANS Simulation. Erste Ergebnisse mit dem neuen Ansatz am OAT15A Profil zeigten eine gute Übereinstimmung zur URANS Lösung der Reynoldsspannungsmodelle sowie den Messdaten. Im Gegensatz zur URANS Modellierung ermöglicht die AZDES jedoch eine Auflösung der dreidimensionaler Strukturen im Nachlauf und damit eine Beschreibung der Interaktion der Turbulenz mit stromab liegenden Geometrien wie beispielsweise dem Höhenleitwerk (Tail Buffet).

Als Luftfahrt relevante Pilotkonfiguration wurde das Common Research Model der NASA identifiziert. In Anbetracht der Komplexität des Strömungsfalls zeigt eine erste Gegenüberstellung der Simulationsdaten zu den Druckverteilungen und Geschwindigkeitsmessungen im abgelösten Nachlauf hinter dem Tragflügel eine zufriedenstellende Übereinstimmung. Die Kombination der dabei gewonnenen Mess- und Simulationsdaten ermöglicht einen tiefen Einblick in die Physik des Ablöseverhaltens von Tragflügeln im oberen transsonischen Machzahlbereich und dessen Auswirkungen auf die Zuströmung des Höhenleitwerks.