Einbringen eines für einen Delta-Flügel charakteristischen Längswirbels in die freie Strömung mittels der Actuator-Disk Randbedingung des DLR TAU Codes. Ein numerisches Prinzipexperiment

Kurzfassung

In diesem Bericht werden Arbeiten beschrieben, die im Rahmen des DFG Projekts „Simulation von Längswirbeln im Hochauftrieb von Verkehrsflugzeugen“ durchgeführt wurden. Das übergeordnete Projektziel ist die Etablierung einer wissenschaftlich fundierten hybriden RANS/LES Methodik für die numerische Vorhersage der Strömung von Tragflügeln in Hochauftriebskonfiguration, deren Grenzschichten in Wechselwirkung mit freien Längswirbeln stehen. Der beschriebene Strömungszustand ist typisch für Verkehrsflugzeuge, bei denen Längswirbel am Strake der Triebwerksgondel zur gezielten Beeinflussung der Grenzschicht auf dem Hauptelement des Flügels genutzt werden In diesem Bericht werden Arbeiten und Ergebnisse zur Entwicklung einer Methodik beschrieben, mit der ein Längswirbel in eine freie Strömung unter Anwendung der Actuator-Disk Randbedingung des DLR TAU Code eingebracht werden kann. Der Längswirbel soll dabei die charakteristischen Eigenschaften eines von einem Deltaflügel erzeugten Längswirbels haben. Dann werden unter Nutzung dieser Randbedingung zwei numerische Prinzipexperimente durchgeführt, und zwar der Testfall N1 „Transport eines isolierten generischen Längswirbels“ und der Testfall N2 „Transport eines generischen Längswirbels und dessen Wechselwirkung mit der Grenzschicht eines umströmten Tragflügelprofils (HGR01-Profil)“. Die Testfälle N1 und N2 umfassen die relevanten Phänomene für die Wechselwirkung von Längswirbeln mit der Grenzschicht von Profilen im Hochauftrieb, erlauben aber hinsichtlich Gittergröße und Simulationszeit günstigere Simulationen. In den Simulationen werden Details des Rechengitters (Hexaeder- vs. Tetraederelemente sowie die Frage nach der Gitterfeinheit), Details des numerischen Flussdiskretisierungsschemas (LD- vs. LD2-Schema) und Details der Methodik zum Einbringen synthetischer Turbulenz in den freien Wirbel unter Nutzung des Synthetischen Turbulenzgenerators (STG) untersucht. Abschließend werden die Ergebnisse für die Best-Practice Settings zusammengefasst.