Entwicklung eines Navier-Stokes-Verfahrens bei kleinen Störungen zur Behandlung dynamischer aeroelastischer Probleme komplexer Konfigurationen
Final Report Abstract
Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist die Weiterentwicklung des Navier-Stokes Verfahrens bei kleinen Störungen vom Anfangsstadium der prinzipiellen Anwendung, hin zum Einsatz auf komplexere, praxisrelevante Anwendungsfälle in der Aeroelastik. Dazu standen im Wesentlichen drei Entwicklungsschritte im Vordergrund. Erstens, die Erweiterung des Verfahrens zur Behandlung turbulenter Strömungen, zweitens, die Ergänzung des Programmcodes zur Erfassung dreidimensionaler Strömungen und dessen Bewertung bzw. Validierung, und drittens, die Anwendung auf komplexe Konfigurationen. Im Rahmen dieses Förderzeitraums ist es gelungen, ein algebraisches und ein Eingleichungsturbulenzmodell für kleine Störungen zu formulieren, zu implementieren und auf zweidimensionale und dreidimensionale Flügelumströmungen anzuwenden. Der Nachweis der Formulierung eines Zweigleichungsturbulenzmodells für kleine Störungen ist ebenfalls erbracht. Bei Testfällen mit Flügeln kleiner Streckung wurde anhand von experimentellen Daten und durch den Vergleich mit Ergebnissen aus dem vollständigen Navier-Stokes Verfahren die Einsatzfähigkeit des Verfahrens bei kleinen Störungen bestätigt. Entsprechende Rechnungen mit Flügeln großer Streckung werden momentan durchgeführt. Für die Anwendung auf eine komplexe Konfiguration wurde eine Flügel-Pylon- Durchflußgondel-Geometrie gewählt, die sich an eine aktuell vom DLR (Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt) experimentell untersuchte Konfiguration anlehnt. Dazu wurde bisher das dafür erforderliche Rechengitter erstellt. Erste Rechnungen, zunächst mit dem Eulerverfahren bei kleinen Störungen, stehen an. Abschließend wird darauf hingewiesen, dass es sich beim Navier-Stokes-Verfahren bei kleinen Störungen um ein instationäres Verfahren handelt, das formal auf ein stationäres vereinfacht wird, um die Rechenzeit entscheidend zu reduzieren. Bei den hier untersuchten Rechenfällen ist die Rechenzeit mit dem Navier-Stokes Verfahren bei kleinen Störungen um bis zu einer Größenordnung (Faktor 10-15) geringer gegenüber dem entsprechenden vollständigen Navier-Stokes-Verfahren.
Publications
- latrou, M., Allen, A., Pechloff, P., Breitsamter, C., Laschka, B. "Small Disturbance Euler/Navier-Stokes Computations for Delta Wing Flap Oscillations," Flow-Induced Unsteady Loads and the Impact on Military Applications, RTO-MP-AVT-123, RTO/AVT Symp., Hungary, 25.-2S. Apr. 2005
- latrou, M., Breitsamter, C., Laschka, B. "Small Disturbance Navier-Stokes Equations: Application on Transonic Twodimensional Flows Around Airfoils," 14. DGLR-STAB-Symposium, 16.-18. Nov. 2004, Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design, Volume 92, NNFM.
- Pechloff, A. Laschka, B. "Small Disturbance Navier-Stokes Method: Efficient Tool for Predicting Unsteady Air loads", Journal of Aircraft, Vol. 43, No.l, Jan.-Feb. 2006
