Erweiterung und Validierung eines Rotortools mit Konfigurationsstudie

Abstract

Ziel dieser Masterarbeit war es, das bestehende „Synthesis and Analysis of Rotors Framework“ (SARF) um Methoden zur Berechnung der instationären Rotor-Performance und des Nachlaufes zu erweitern und die gesamte implementierte Methodik zu validieren. Dazu wurden methodenunabhängige Erweiterungen, wie die Berücksichtigung gepfeilter Rotorblätter und eine beliebige, auch zyklische Blattwinkelverstellung in SARF integriert. Aufbauend auf diesem Stand wurden anschließend zwei erweiterte Methoden der instationären Rotor-Aerodynamik implementiert: Die Unsteady-Blade- Element-Momentum-Methode (UBEM) ermöglicht eine Performanceanalyse eines Rotors durch eine Profilschnitt-Repräsentation der Geometrie für variable, instationäre Anströmungsverhältnisse. Die Unsteady-Vortex-Lattice-Methode (UVLM) ermöglicht die Berechnung des Rotornachlaufs unter Berücksichtigung aerodynamisch wirksamer Objekte im Rotorumfeld - damit lassen sich die Interaktion zwischen einem Rotor und anderen Elementen eines Flugzeugs untersuchen und Konfigurationsstudien in der Vorentwurfsphase von Luftfahrzeugen durchführen. Die Ergebnisse der UBEM wurden einerseits mit dem bereits existenten Kennfeld eines Rotors einer Do-128-6 und andererseits mit den Berechnungen des Open-Source CFD-Tools SU2 verglichen und validiert. Die Ergebnisse der UVLM wurden qualitativ untersucht.