Detailseite
Projekt
Aerodynamische Interferenz von Flügelunterseite, Triebwerk und Pylon bei High-Speed Off-Design Anströmbedingungen
Antragsteller
Dr.-Ing. Axel Probst; Professor Dr.-Ing. Ralf Rudnik
Fachliche Zuordnung
Strömungsmechanik
Förderung
Förderung seit 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406435057
Das Teilprojekt beschäftigt sich mit Stoß-Grenzschicht-Wechselwirkungen und Buffeterscheinungen auf der Unterseite des Tragflügels sowie auf der Triebwerksgondel und deren Aufhängung. Bei Verkehrsflugzeugen mit Unterflügelanordnung der Triebwerke rufen diese Komponenten abhängig von ihrer Anordnung starke Übergeschwindigkeiten hervor, deren aerodynamische Interferenzen im Bereich des High-Speed Stalls insbesondere für zukünftige UHBR-Triebwerke nicht erforscht sind. In der zweiten Projektphase werden die wissenschaftlichen Fragestellungen um Einflüsse des bisher vernachlässigten Triebwerkstrahls sowie Modellvibrationen der XRF-1 Konfiguration im Windkanal erweitert und mittels numerischer Simulation einer systematischen Erforschung zugänglich gemacht. Durch Erweiterungen der dafür eingesetzten numerischen Verfahren werden nun auch hohe Reynoldszahlen mittels lokal turbulenzauflösender Simulation erfasst. Neben einem grundlegenden Verständnis über die physikalischen Mechanismen und Wechselwirkungen zielen diese Untersuchungen auf Erkenntnisse darüber ab, inwieweit die numerisch und experimentell gewonnenen Ergebnisse zur XRF-1 auf reale Flugbedingungen übertragbar sind. Hierzu wird in Anlehnung an die bisher betrachtete Durchflussgondel eine neue Geometrie mit realitätsnahen Leistungsparametern für ein UHBR Zweikreis-Triebwerk entworfen und mit Hilfe effizienter URANS-Simulationen charakterisiert. Für turbulenzauflösende Detailsimulationen wird der in der ersten Projektphase etablierte hybride RANS/LES-Ansatz auf Grundlage von lokaler wandmodellierter LES und synthetischer Turbulenz für die konsistente Auflösung des Triebwerkstrahls erweitert und an Messdaten eines isolierten koaxialen Strahls validiert. Damit werden turbulenzauflösende Simulationen der Strahleffekte auf das Unterseiten-Buffet der XRF-1 bei zunächst moderater Reynoldszahl durchgeführt, um durch Vergleich mit Ergebnissen zur Durchflussgondel deren Übertragbarkeit auf reale Flugzeugkonfigurationen zu bewerten. Darüber hinaus wird einem in der ersten Phase erkannten Interferenzeffekt der Triebwerksaufhängung mit der Flügelvorderkante nachgegangen. Mittels lokal turbulenzauflösender Simulation werden die zugrundeliegenden Mechanismen und Auswirkungen auf die Aerodynamik im Off-Design detailliert erforscht. In den methodischen Grundlagen für turbulenzauflösende Simulationen im erweiterten Reynoldszahlbereich der ETW-Messungen geht das Teilprojekt über die bisher eingesetzten Wandfunktionen hinaus und erweitert sie um Einflüsse von Druckgradienten bei hohen Reynoldszahlen. Damit werden die turbulenzauflösenden Untersuchungen zum Buffet der Flügelunterseite systematisch um die Skalierungseffekte der Reynoldszahl sowohl ohne, als auch mit Triebwerkstrahl ergänzt. Um zudem einem möglichen Windkanaleffekt auf die Messdaten der XRF-1 Konfiguration nachzugehen, werden die im ETW aufgetretenen Modellvibrationen in URANS-Simulationen nachgebildet und systematisch erforscht.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
