Numerische Untersuchung von Strahl-Effekten an einem Langstreckenflugzeug im Grenzbereich der Flugenvelope

Abstract

Die Forschergruppe 2895 beschäftigt sich mit der Untersuchung stoßinduzierter Strömungsphänomene, wie sie an einem Langstreckenflugzeug im Grenzbereich der Flugenvelope auftreten. Bislang wurde dafür Forschung anhand numerischer Simulationen und experimenteller Untersuchungen an der XRF1-Konfiguration mit Durchflussgondel betrieben. Die vorliegende Arbeit trägt zur weiteren Analyse dieser Phänomene bei, indem ein Triebwerkskonzept für ein modernes Zweikreistriebwerk anhand eines einfachen Syntheseverfahren entworfen und in die Flugzeugkonfiguration integriert wurde, um so die Durchflussgondel zu ersetzen. Dadurch wurde eine Analyse der Einflüsse der Strahleffekte auf die Flügelumströmung ermöglicht. Mit Hilfe des DLR TAU-Codes wurden numerische Strö- mungssimulationen auf einem hybriden Netz für diese Konfiguration durchgeführt. Dabei wurde das isolierte Triebwerk vor der Integration in die XRF1-Geometrie anhand eines Vergleichs mit der Theorie geprüft. Die Ergebnisse der anschließend durchgeführten Simulation des integrierten Triebwerks zeigten eine Vergrößerung der Ablösung an der Tragflügelunterseite zwischen Triebwerksgondel und Flugzeugrumpf im Vergleich zur Konfiguration mit Durchflussgondel. In unmittelbarer Nähe zum Triebwerk wurde ein zusätzlicher Verdichtungsstoß auf der Flügelunterseite außerhalb des Pylons identifiziert, wobei jedoch keine stoßinduzierte Ablösung beobachtet wurde. Hinsichtlich der Entwurfsparameter des Zweikreistriebwerks wurde eine Parameterstudie anhand des einfachen Syntheseverfahrens durchgeführt. Dabei wurde ein starker Einfluss des Fandruckverhältnisses auf den Triebwerksstrahl sowie die Flügelumströmung im Bereich des Triebwerks nachgewiesen. Bei einer nur 4 %-igen Variation des Fandruckverhältnisses wurden bereits signifikante Stoßlagenverschiebungen auf der Tragflügelunterseite sichtbar.