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Projekt
Strömungsphysikalische Wechselwirkungen zwischen Flügelnachlauf und Leitwerk im High-Speed Stall
Antragsteller
Dr.-Ing. Thorsten Lutz
Fachliche Zuordnung
Strömungsmechanik
Förderung
Förderung seit 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406435057
In der ersten Projektphase wurde der Einfluss stoßinduzierter Ablösungen vom Tragflügel auf die Aerodynamik und Lasten des Leitwerks an einer Tandemflügel-Konfiguration und an der generischen XRF-1-Transportflugzeugkonfiguration untersucht. Dabei konnte unter anderem die Ausbreitung der Buffet-Zellen charakterisiert und die Korrelation der Lastschwankungen am Leitwerk mit den turbulenten Fluktuationen im Nachlauf festgestellt werden. Aeroelastische Effekte wurden nicht betrachtet, zeigten sich allerdings in den aerodynamischen Spektren der Windkanalmessungen als Überhöhungen, die mit Flügel-Eigenmoden korrelieren. Weiterhin wurde wie in den Windkanalversuchen im ETW eine Konfiguration mit Durchflussgondel untersucht. Ein Triebwerksstrahl wurde in den Messungen und Simulationen nicht berücksichtigt. Das übergeordnete Ziel dieses Teilprojektes in der zweiten Projektphase der FOR 2895 besteht daher in der Erforschung des Einflusses von Vibrationen der Flügelstruktur auf den 3D-Buffet-Mechanismus und des Einflusses eines Triebwerksstrahls auf die Interak-tion des Nachlaufs mit dem Leitwerk. Hierfür werden hybride RANS/LES-Simulationen der XRF-1-Konfiguration unter Berücksichtigung des Triebwerksstrahls durchgeführt. Der Ein-fluss auf die Ablösetopologie und auf den nahen Nachlauf wird analysiert und es wird ermittelt, inwiefern sich die Korrelation zwischen dem Buffet am Flügel und der Turbulenz im Nachlauf verändert. Darüber hinaus wird herausgearbeitet, wie die Wechselwirkungen zwischen Nachlauf und Leitwerk durch den Strahl beeinflusst werden. Aus den Simulationen extrahierte Strömungsfelder werden zudem als Zuströmdaten für LES-Detailsimulationen am Leitwerk in TP5 verwendet, und die Simulationsergebnisse werden mit Ergebnissen der Detailsimulationen aus TP5 und TP1 abgesichert. An der XRF-1- sowie der Tandemflügel-Konfiguration wird der Einfluss von Strukturvibrationen auf die dominanten Frequenzen und Propagationscharakteristiken transsonischen Buffets anhand von hybriden RANS/LES Simulationen mit aufgeprägten Vibrationen untersucht. Weiterhin wird der Einfluss der Strukturvibrationen auf den nahen Nachlauf analysiert und ermittelt, ob die Korrelation zwischen dem Buffet am Flügel und der Turbulenz im Nachlauf verändert wird, und inwiefern eine Korrelation mit den Vibrationen vorliegt. Für die Tandemflügel-Konfiguration wird zudem die weitere Entwicklung des Nachlaufs und dessen Interaktion mit dem Leitwerk betrachtet und heraus-gearbeitet, in wie weit sich die Änderungen in der Charakteristik des Nachlaufs, welche durch die Strukturvibrationen bedingt sind, in den Wechselwirkungen zwischen Nachlauf und Leitwerk wiederspiegeln. Wie für die Nachlaufuntersuchungen an der XRF1-Konfiguration wer-den aus den Simulationen extrahierte Strömungsfelder als Zuströmdaten für LES-Detailsimulationen am Leitwerk in TP5 verwendet, und die Simulationsergebnisse mit diesen sowie mit Messdaten aus dem Trisonikkanal (TP6) und dem ETW validiert.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
