Untersuchung der dreidimensionalen dynamischen Strömungsablösung an Rotorblättern

Kurzfassung

Auf Seiten des DLR wurde ein qualitativ hochwertiges und erkenntnisreiches Experiment mit doppelt gepfeilter Blattspitze durchgeführt und ausgewertet. Vor allem der Erkenntnisgewinn in Bezug auf das elastische Deformationsverhalten und den strömungsmechanischen Ablöse- und Wiederanlegevorgang ist als guter Fortschritt anzusehen. Die Implementierung einer Messmethode wie den Blattwurzel-DMS in ein hochfrequent rotierendes System erwies sich als herausfordernd, da sämtliche Rotationskräfte die Messtechnik beeinflussen und im nachträglich teilweise korrigiert werden müssen. In der Auswertung ist es gelungne, eine stabile Auswerteroutine für optische Messverfahren wie die Blattspitzenkamera zu entwickeln. Auf Seiten des IAG wurde zunächst die numerische Prozesskette der Detached-Eddy-Simulation (DES) im Strömungslöser FLOWer verbessert. Der Fokus lag hierbei auf der Entwicklung und Untersuchung von verbesserten Verfahren, die den Umschaltvorgang vom RANS- in den LESModus steuern, um das Problem der gitterinduzierten Ablösung zu verhindern. Die neuartigen Ansätze, die auf unterschiedlichen numerischen und physikalischen Grundlagen basieren, lieferten letztendlich jedoch bei allen Testfällen unterschiedlichster Komplexität ein korrektes Umschalten, das heißt, dass anliegende Grenzschichtströmungen vollständig im RANS-Modus und nur stark abgelöste Strömungen im LES-Modus behandelt werden. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass eine scherschichtadaptive Filterweite im LES-Gebiet eine frühere und damit deutlich realistischere Ausbildung von Strömungsinstabilitäten nach Ablösung ermöglicht, was bei zukünftigen Simulationen zur effektiven Verminderung des Grey-Area-Problems eingesetzt werden kann.