Numerischer Entwurf einer aerodynamischen Verkleidung eines Rotorversuchsstandes

Abstract

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit dem Entwurf und der Analyse einer aerodynamischen Verkleidung eines Teststandes an dem skalierte Modelle von Hubschrauberrotoren untersucht werden sollen. Hierzu wird ein numerisches Modell erstellt. Die Strömungsberechnung wird mit Hilfe von Reynolds-gemittelten Navier-Stokes-Gleichungen (RANS) und einem Turbulenzmodell nach Spalart-Allmaras-Original (SAO) durchgeführt. Hierzu wird ein numerisches Modell für den RANS-Strömungslöser TAU erstellt. Der Versuchsaufbau besteht aus einer Düse, in deren Freistrahl ein Rotor installiert ist, dessen Achse zwei Meter vom Boden parallel zur Anströmung ausgerichtet ist. Drei unterschiedliche Orientierungsfälle werden simuliert und diverse Verkleidungen entworfen, getestet und miteinander verglichen. Daraus ergibt sich ein deutlicher Einfluss des Teststandes auf den Rotor, welcher invers proportional zum Abstand zwischen beiden ist. Eine elliptische demontierbare Verkleidung wird als Kompromiss für einige Falle und Versuche gewählt, während sich für andere das unverkleidete Gerüst als die beste Lösung herausstellt. Für den vertikalen Fall soll der Rotorkopf modifiziert werden. Im Allgemeinen war der Einfluss der Düsenscherschicht in allen Fällen deutlich, deswegen sollte die Düse größer dimensioniert werden.