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Improved Robustness for Numerical Simulation of Turbulent Flows around Civil Aircraft at Flight Reynolds Numbers

Fassbender, J.K. (2004) Improved Robustness for Numerical Simulation of Turbulent Flows around Civil Aircraft at Flight Reynolds Numbers. Dissertation. DLR-Forschungsbericht. 2003-09, 266 S.

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Abstract

Zielsetzung dieser Arbeit ist die Bereitstellung numerischer Verfahren, die eine robuste und effiziente Simulation turbulenter Strömungen für zivile Transportflugzeugskonfigurationen bei Flug-Reynolds-Zahlen ermöglichen. Diese Arbeit zeichnet sich dadurch aus, dass sie für die systematische Untersuchung der numerischen Behandlung von Turbulenzgleichungen den Einsatz von Simulationsrechnungen und theoretischen Ansätzen kombiniert. Robustheitsprobleme, welche die Konvergenz von Simulationen bei hohen und bei Flug-Reynolds-Zahlen verhindern, konnten auf die Anwendung eines Mehrgitter-Verfahrens auf Transportgleichungsturbulenzmodelle zurückgeführt werden. Daher ist das Mehrgitter-Verfahren für die Turbulenzgleichungen abgeschaltet worden, während sein Einsatz für die RANS-Gleichungen nicht verändert wurde. Desweiteren ist ein voll implizites Zeitintegrationsverfahren - ein DDADI Ansatz - auf die Turbulenzgleichungen angewendet worden. Die Herleitung dieses Ansatzes basiert auf einer systematischen Untersuchung der numerischen Behandlung von Turbulenzgleichungen. Hierfür wurden zweidimensionale Simulationsrechnungen und Fourier-Analysen durchgeführt. Die Studie hat deutlich einen destabilisierenden Effekt produktiver (Turbulenz-)Quellterme gezeigt, der im Rahmen von Mehrgitter-Verfahren verstärkt wird. Abschließend wurden sowohl der originale FLOWer-Code als auch die verbesserte Variante auf zwei- und dreidimensionale industriell relevante Testfälle angewendet und die Ergebnisse verglichen. Der neue Ansatz liefert eine deutliche Steigerung der Robustheit, aufgrund derer viskose Simulationsrechnungen bei Flug-Reynolds-Zahlen konvergieren. Darüber hinaus ist die Konvergenz der aerodynamischen Koeffizienten für dreidimensionale Anwendungen deutlich beschleunigt worden.

Document Type:Monograph (DLR-Forschungsbericht, Dissertation)
Additional Information: LIDO-Berichtsjahr=2005,
Title:Improved Robustness for Numerical Simulation of Turbulent Flows around Civil Aircraft at Flight Reynolds Numbers
Authors:
AuthorsInstitution or Email of Authors
Fassbender, J.K.UNSPECIFIED
Date:2004
Number of Pages:266
Status:Published
Keywords:Flug-Reynolds-Zahlen, Turbulente Strömungen, Robustheit, Fourier-Analyse, Mehrgitter-Verfahren, Navier-Stokes-Verfahren
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport (old)
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:other
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L ST - Starrflüglertechnologien
DLR - Research theme (Project):L - Concepts & Integration
Location: Köln-Porz , Braunschweig , Göttingen
Institutes and Institutions:Institute of Aerodynamics and Flow Technology
Deposited By: Claudia Grant
Deposited On:31 Jan 2006
Last Modified:14 Jan 2010 19:41

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