Prediction of high lift performance and associated Uncertainties using Data Fusion

Abstract

Das Ziel dieser Arbeit ist die Anwendung der Datenfusion auf numerische Simulationsund Windkanaldaten des A320-ATRA in einer Hochauftriebskonfiguration. Zunächst wird die Anwendung der Datenfusion mit numerischen Daten aus einem Solar-Netz in Kombination mit dem RSM-Turbulenzmodell für eine verbesserte CL,max-Vorhersage untersucht. Zweitens werden imperfekte CFD-Simulationen von zwei unterschiedlichen Netzgenauigkeiten in Kombination mit einem Ein-Gleichungs- und einem Zwei-GleichungsTurbulenzmodell verwendet, um zu untersuchen, ob die Datenfusion ihre Ergebnisse in Bezug auf die Windkanalergebnisse verbessern kann. Abschließend wird der Einfluss von Unsicherheiten und Fehlern in Windkanaldaten auf die Ergebnisse der Datenfusion untersucht. Bayesian Ridge wird in dieser Arbeit als primäre Datenfusionsmethode verwendet, nachdem verschiedene Ansätze in Bezug auf die vorliegende Anwendung verglichen wurden. Der erste Teil der Datenfusionsergebnisse zeigte eine gute Anpassung der Auftriebskurve an die Windkanalkurve einschließlich eines ähnlichen Strömungsabrissverhaltens. Die Druckverteilung an einzelnen Druckabschnitten zeigte glatte Kurven zwischen den Windkanaldatenpunkten. Eine zusätzliche Untersuchung des Widerstands- und Nickmomentkoeffizienten ergab annehmbare Ergebnisse mit leichten Abweichungen bezüglich CFD und Windkanal. Im zweiten Teil wurde gezeigt, dass die Datenfusion in der Lage ist, auch imperfekte CFD-Daten an die Windkanalergebnisse anzupassen und eine glatte Druckverteilung zu liefern, da alle wichtigen aerodynamischen Moden in den Simulationsdaten enthalten waren. Die Auftriebskurve inklusive Strömungsabrissverhalten entsprach weitestgehend den Windkanalergebnissen. Die Einführung von cp-Varianzen in die Windkanaldaten hat gezeigt, dass mit abnehmender Varianz das 95%-Unsicherheitenband der cp-Verteilung an den Positionen der Windkanalpunkte reduziert wird, aber keine Auswirkung auf die Zwischenbereiche sowie die allgemeine Breite des Unsicherheitenbands hat. In einer zweiten Studie wurden einige Druckmessstellen weggelassen. Die Datenfusion mit Solar-Netz und fortgeschrittenem Turbulenzmodell zeigte trotz des Fehlens einiger Druckmessstellen einer Drucksektion immer noch gute Ergebnisse. Bei mangelhaften CFD-Ergebnissen oder dem Wegfall mehrerer Druckmessstellen am gesamten Hauptflügel lieferte das Ergebnis der Datenfusion abweichende Ergebnisse im Vergleich zur vollständigen Berücksichtigung der Windkanaldaten. Vor allem das Weglassen eines ganzen Druckabschnitts verschlechterte das Ergebnis der Datenfusion erheblich