Numerische Untersuchungen des wirbeldominierten Strömungsfeldes an einer mehrfach-gepfeilten Deltaflügel-Konfiguration mit Seitenleitwerk

Abstract

In dieser Arbeit wird das wirbeldominierte Strömungsfeld um die DLR-F23 Konfiguration mithilfe des DLR-TAU-Codes bei einer Anströmgeschwindigkeit von Ma = 0.55 numerisch untersucht. Die DLR-F23 Konfiguration setzt sich aus einem mehrfach gepfeilten Deltaflügel mit elliptischen Profilen und einem Rumpf zusammen. Die Pfeilungen der Flügelvorderkanten betragen 45°/75°/45°. Im ersten Teil der Arbeit werden ausschließlich Methoden verwendet, welche auf den instationären Reynolds-gemittelten Navier-Stokes-Gleichungen (URANS) basieren. Das gewählte numerische Setup wird dabei mit Ergebnissen aus experimentellen Untersuchungen im Transsonischen Windkanal Göttingen (TWG) verglichen und validiert, wobei insgesamt sehr gute Übereinstimmungen erzielt worden sind. Anschließend werden sowohl für die Konfiguration mit als auch ohne Seitenleitwerk (SLW) für symmetrische Anströmungen mit Freiflugrandbedingung URANS-Simulationen im Anstellwinkelbereich von 4° bis 34° durchgeführt. Dabei wird bei niedrigen Anstellwinkeln ein geringer Einfluss des SLWs auf die Strömung beobachtet. Bei Anstellwinkeln von über 20° ergeben sich dagegen deutliche Unterschiede im Strömungsfeld um die DLR-F23-Geometrie mit SLW im Vergleich zur Umströmung des Modells ohne SLW. Es wurden die Wirbelstrukturen visualisiert und die Wirbellagen und die Aufplatzbereiche der Wirbel analysiert. Um eine realistische Abschätzung der aerodynamischen Anregung des SLWs zu erhalten, werden in dem zweiten Teil der Arbeit für einen Anstellwinkel von 24° skalenaufgelöste Hybrid-RANS-LES Simulationen (IDDES) durchgeführt. Bei einer anschließenden Frequenzanalyse kann eine realistische aerodynamische Anregung festgestellt werden.