Grid Refinement Study with a UHCA Wing-Body Configuration using Richardson Extrapolation and Grid Convergence Index GCI

Abstract

Die Vorhersage von aerodynamischen Widerstand ist von entscheidender Bedeutung bei der Entwicklung von neuen Flugzeugen. Um CFD in einem industriellem Umfeld zu benutzen, muss die Verlässlichkeit der numerischen Ergebnisse etabliert werden. Eine der Hauptfehlerquellen bei der numerischen Berechnung von partiellen Differentialgleichungssystemen ist der Diskretisierungsfehler, der in starkem Masse von der Netzqualität und Netzauflösung beeinflusst wird. Das Ziel ist es, diesen Fehler idealerweise zu Null zu reduzieren, d.h. netzunabhängige Lösungen zu erreichen. Die direkte Berechnung von netzunabhängigen Lösungen erfordert extrem feine Diskretisierungen im Falle nichtadaptierter Netze (ca. 1,5 Milliarden Zellen)[1]. Für ein qualitativ hochwertiges, an die Lösung adaptiertes Netz sind etwa 30 Millionen Zellen erforderlich [1]. Diese Anforderungen sind weit über den Möglichkeiten derzeitiger Rechnerresourcen, bzw. nicht von praktischer Bedeutung in einem industriellen Umfeld. Für die Extrapolation netzunabhängiger aerodynamischer Beiwerte bietet sich die Verwendung von sukzessiv verfeinerten Netzsequencen an.