Erweiterung einer skalenauflösenden RSM-IDDES Methodik zur Erforschung von Verkehrsflugzeugkonfigurationen

Kurzfassung

Die hier vorgestellten Forschungsergebnisse wurden im Rahmen der DFG-Forschergruppe 2895 erzielt, welche sich u.a. der Erforschung des Hochgeschwindigkeitsbereiches einer XRF1-Verkehrsflugzeugkonfiguration mit Ultra-Hochbypasstriebwerken (UHBR) widmet. Die Untersuchung der dort auftretenden instationären Wechselwirkungen zwischen UHBR-Gondel und Flügel erfordert die Anwendung skalenauflösender Large Eddy Simulationen (LES). Heutige Rechenkapazitäten erlauben es allerdings nicht, solche Konfigurationen bei flugrelevanten Reynoldszahlen vollständig skalenauflösend zu simulieren. Die hybride, skalenauflösende IDDES Methodik ermöglicht hingegen eine effiziente Berechnung solcher Konfigurationen, indem z.B. wandnahe Bereiche mit der kostengünstigen RANS-Modellierung erfasst werden [1]. Weit verbreitet ist der IDDES Ansatz in Verbindung mit Ein- bzw. Zweigleichungsmodellen (z.B. SA-IDDES, SST-IDDES). Allerdings ist für die genaue Berechnung der an der Triebwerksaufhängung auftretenden Eckenströmungen ein Turbulenzmodell notwendig, welches die Anisotropie des Reynolds-Spannungstensors korrekt erfasst. Hierfür eignet sich das etablierte SSG/LRR-Reynolds-Spannungsmodell (RSM) [2]. Für die Kombination aus IDDES-Methodik und einem RSM-Ansatz existiert bei der hier verwendeten niedrig dissipativen und niedrig dispersen Numerik (LD2-Schema) jedoch noch keine grundlegende Kalibrierung und Validierung. Die im Folgenden anhand von drei Basistestfällen vorgestellten Untersuchungen, dienen zur Entwicklung eines solchen Ansatzes und wurden mit dem unstrukturierten, kompressiblen DLR-TAU Strömungslöser durchgeführt.