Skalenauflösende Strömungssimulationsverfahren für industrielle Anwendungen in der Luftfahrt

Kurzfassung

Die Aerodynamik an den Flugbereichsgrenzen von Luftfahrzeugen ist durch komplexe Phänomene wie druckinduzierte Ablösungen und Interaktionen der Grenzschicht mit Wirbeln oder transsonischen Stößen gekennzeichnet, welche klassische CFD-Verfahren auf Basis von statistischen Turbulenzmodellen oftmals nicht korrekt erfassen können. Daher gewinnen skalenauflösende Simulationsverfahren auch in diesen Anwendungen zunehmend an Bedeutung, sind aufgrund der hohen Reynoldszahlen in der Flugzeug-Außenaerodynamik jedoch mit enormen Rechenkosten verbunden. Neben algorithmischen Verbesserungen und optimierter Parallelisierung der Simulationscodes für moderne HPC-Rechner bieten Ansätze wie effiziente hybride Modellierungen (z.B. Detached Eddy Simulation), lokale Einbettungen von LES-Gebieten, Wandfunktionen für die oberflächennahe Turbulenz sowie die lokale Netzadaption eine Perspektive für effizientere und damit industrietaugliche Verfahren. Der Vortrag gibt einen Überblick über die Entwicklungsarbeiten am DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik an genauen und effizienzverbesserten skalenauflösenden Methoden in den CFD-Lösern des DLR und demonstriert ihre Anwendbarkeit auf industrienahe Konfigurationen der Luftfahrt.