Komplexe Nachlaufströmungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Moderne Transportflugzeuge verwenden Hochauftriebssysteme mit Spaltklappen, um große Auftriebsbeiwerte im Langsamflug zu erreichen. Die Nachläufe des Vorflügels und des Hauptflügels dieser Konfigurationen verlaufen in einem Druckanstieg, der jeweils vom nachfolgenden Element erzeugt wird. Der Druckanstieg erzeugt eine starke Aufweitung der Nachläufe und manchmal sogar eine eingebettete Rückströmung. Dieses vermindert den Auftriebsbeiwert und limitiert den Maximalauftrieb. Präzise Vorhersagen dieser Effekte sind derzeit nicht möglich, da belastbare Daten fehlen und somit die Validierung der heutigen Strömungsmodelle nicht möglich ist. Die Zielsetzung des Forschungsprojekts ist die Etablierung einer umfassenden Datenbasis für Nachläufe mit und ohne Druckanstieg. Turbulenz auflösende Simulationen und detaillierte, optische Strömungsmessungen erzeugen die detaillierte Bilanz der Gleichungen für die Reynolds-Spannungen und zum ersten Mal die Terme der Transportgleichung für das turbulente Längenmaß. Die Daten werden für physikalisch basierte Erweiterungen eines Reynolds-Spannungs-Modell der Turbulenz genutzt. Die Identifizierung der Modellerweiterungen mit einem kleinem Modellfehler wird mit Unsicherheitsquantifizierung basierend auf der Bayes’schen Inferenz erreicht. Das Projekt verwendet signifikanten Aufwand zur Validierung der Verbesserung des Reynolds-Spannungs-Modells für die Vorhersage des Hochauftriebsverhaltens eines Hochauftriebs-Flügelsegments mit Spaltklappen. Die Forschungsarbeiten führen zu einer verbesserten Übereinstimmung von Simulationen und experimentellen Daten für das Profil MD 30P-30N.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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A Wind Tunnel Experiment for Symmetric Wakes in Adverse Pressure Gradients. AIAA Scitech 2019 Forum. American Institute of Aeronautics and Astronautics.
Breitenstein, Wiebke; Scholz, Peter; Radespiel, Rolf; Burnazzi, Marco; Knopp, Tobias; Guseva, Ekaterina; Shur, Michael & Strelets, Michael
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Experimental/Numerical Study of Turbulent Wake in Adverse Pressure Gradient. Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design, 401-412. Springer International Publishing.
Guseva, E.; Shur, M.; Strelets, M.; Travin, A.; Breitenstein, W.; Radespiel, R.; Scholz, P.; Burnazzi, M. & Knopp, T.
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Numerical simulation of a turbulent wake subjected to adverse pressure gradient. Journal of Physics: Conference Series, 1400(7), 077046.
Guseva, E. K.; Strelets, M. Kh; Breitenstein, W. & Scholz, P.
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Prediction Capabilities of Two Reynolds Stress Turbulence Models for a Turbulent Wake Subjected to Adverse Pressure Gradient. Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design, 565-575. Springer International Publishing.
Burnazzi, Marco; Knopp, Tobias; Strelets, Michale Kh.; Shur, Michael L.; Travin, Andrey K.; Breitenstein, Wiebke; Scholz, Peter & Radespiel, Rolf
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Study of the Stagnating Flow in a Free Wake subjected to an Adverse Pressure Gradient, 13th International Symposium on Particle Image Velocimetry (ISPIV), Munich, Germany, July 22-24, 2019
Breitenstein, W. & Scholz, P.
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Extending the kL equation of Rotta using LES data, WCCM- ECCOMAS Conference 2020
Agbogwu, U., Guseva, E.K. & Radespiel, R.
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Curvature Correction for Turbulent Diffusion Inside a Differential Reynolds-Stress Model. Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design, 465-474. Springer Nature Switzerland.
Ströer, Philip & Knopp, Tobias
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General Formulation of the Gradient Richardson Number for RANS Modelling. AIAA SCITECH 2023 Forum. American Institute of Aeronautics and Astronautics.
Ströer, Philip & Knopp, Tobias
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Outer scaling of the mean momentum equation for turbulent boundary layers under adverse pressure gradient. Journal of Fluid Mechanics, 958.
Wei, Tie & Knopp, Tobias
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Study of Richardson number in flows with mean-streamline curvature, In: 21st STAB-Workshop-Jahresbericht 2023, S. 160-161, 2023
Vellala, S.L. & Knopp, T.
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The mean wall-normal velocity in turbulent boundary layer flows under pressure gradient. Journal of Fluid Mechanics, 975.
Wei, Tie; Li, Zhaorui; Knopp, Tobias & Vinuesa, Ricardo
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RANS turbulence modeling validation and propects for improvement. Integration of computational and empirical experimentation techniques (invited), Panel discussion AIAA SciTech Orlando 8-12 January, 2024
Knopp, T.
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Volumetric Reconstruction Of Stagnated Wake Structures In Adverse Pressure Gradient. Proceedings of the International Symposium on the Application of Laser and Imaging Techniques to Fluid Mechanics, 21, 1-15.
Lindner, Till Konstantin; Scholz, Peter; Breitenstein, Wiebke & Michaelis, Dirk
