Numerical Simulation of Wind Tunnel Wall Effects on the Transonic Flow about the VC-Opt Airfoil in DNW-TWG

Abstract

Bei experimentellen Untersuchungen in Windkanälen mit geschlossenen Messstrecken spielen strömungsmechanische Windkanalinterferenzen eine entscheidende Rolle. Für geschlossene Messstrecken sind speziell mögliche Wandinterferenzen zu diskutieren. Experimentell in der adaptiven Messstrecke des Transsonischen Windkanal Göttingen (DNW-TWG) gemessene transsonische Oberflächendruckverteilungen des zweidimensionalen VC-Opt-Profils zeigen deutliche Unterschiede zu 2D DLR-TAU Simulationsergebnissen. Die Untersuchung verschiedener experimenteller und numerischer Einflussfaktoren resultierte in keiner entscheidenden Änderung der Übereinstimmung. Zur Klärung der Abweichungen der 2D Simulationen zu den experimentellen Daten wurden numerische Untersuchungen zum Einfluss der Windkanalwände durchgeführt. Hierzu wurden 3D DLR-TAU Simulationen des VC-Opt-Windkanalmodells in der wandadaptierten DNW-TWG-Messstrecke mit reibungsbehafteten Windkanalwänden ausgeführt. Es wurden unterschiedliche Modellkonfigurationen und Anströmbedingungen betrachtet. Die dreidimensionalen Simulationsergebnisse zeigen eine deutliche Verbesserung der Übereinstimmung mit den experimentellen Daten im Modellmittelschnitt und lassen damit auf einen vorhandenen Einfluss der Windkanalwände auf die Modellumströmung schließen. Die numerischen Ergebnisse im Modellmittelschnitt weisen ein Absenken der Saugspitze und eine überproportional starke, stromaufwärtige Verschiebung des Stoßes gegenüber der 2D Simulation auf, die zu einer guten Übereinstimmung von Stoßlage und -stärke mit den experimentellen Daten führt. Dieser Einfluss der Windkanalwände konnte als global wirkende Seitenwandinterferenz identifiziert werden, die durch das Auftreten einer Strömungsablösung im Übergangsbereich Modell/Seitenwand im hinteren Teil der Modelloberseite verursacht wird. Neben den globalen Wandinterferenzen, die in ähnlicher Form in allen Messpunkten auftreten, war bei Profilumströmungen mit hohen Anströmmachzahlen eine zusätzliche Beeinflussung der Messergebnisse festzustellen. Profildruckverteilungen mit großen Überschallfeldern zeigten abnorme Druckanstiege innerhalb des Überschallgebiets in allen drei Druckverteilungsschnitten des Windkanalmodells. In den betroffenen Messpunkten lag eine dreidimensionale Beeinflussung der Strömung vollständig bis in die Modellmitte vor, die durch die Simulationsergebnisse als schwacher Verdichtungsstoß ausgehend vom Übergangsbereich Modellvorderkante/Seitenwand identifiziert werden konnte. Die Simulationen zeigten darüber hinaus, dass dieser quer über das Modell laufende Verdichtungsstoß durch den im Bereich Modell/Wand existierenden Hufeisenwirbel verursacht wird. Eine erste Maßnahme zur Abschwächung derartiger lokaler Seitenwandinterferenzen wurde sowohl experimentell als auch numerisch untersucht.

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• Numerical Simulation of Wind Tunnel Wall Effects on the Transonic Flow about the VC-Opt Airfoil in DNW-TWG. (deposited 01 Dec 2010 10:33) [Currently Displayed]
  • Numerical Simulation of Wind Tunnel Wall Effects on the Transonic Flow around an Airfoil Model. (deposited 19 Feb 2013 16:21)