Numerische Untersuchung einer Rückstromklappe zur Dynamic Stall-Kontrolle

Kurzfassung

Durch die Verwendung einer Riickstromklappe an der Profiloberseite wird anhand von instationären numerischen Simulationen mit dem DLR TAU Code gezeigt, dass eine Verbesserung des Dynamic Stall-Verhaltens möglich ist. Die Rückstromklappe, die den Störklappen eines Verkehrsflugzeugs ähnelt, wird dabei an der Oberseite eines OA209-Profils angebracht. Durch gezieltes Aus- und Einfahren der Klappe wird die Rückstromung an der Profiloberseite gestört und somit der Dynamic Stall-Wirbel geschwächt. Zunächst werden zweidimensionale URANS-Rechnungen an einem schwingenden OA209-Rotorblattprofil ohne Klappe durchgeführt und das Dynamic Stall-Verhalten des Profils wird an einem Testfall (Ma=0,14, Re=9,2xe5, alpha_w= 16° ± 8° und omega* = 0,1) analysiert. Anschließend werden instationiäre Simulationen am schwingenden Profil mit eingebauter, aber zunächst eingefahrener Klappe durchgefiihrt, um diese mit den Ergebnissen der Simulationen ohne Klappe zu vergleichen. Um die ideale Position der Klappe zu bestimmen, werden drei Klappenkonfigurationen mit einer Länge von 10 Prozent Profiltiefe erstellt. Die Scharniere der Konfigurationen befinden sich bei 10, 40 und 70 Prozent Profiltiefe. Im Anschluss daran werden Rechnungen am schwingenden Profil mit bewegter Klappe durchgeführt. Die Relativbewegung zwischen Klappe und Rotorblatt wird mittels Chimera-Technik realisiert. Durch die Klappenbewegung kann bei der besten Konfiguration mit Scharnier bei 40 Prozent Profiltiefe gezeigt werden, dass eine Reduktion der Nickmomentenspitze von 34 Prozent unter weitgehender Erhaltung des Auftriebs möglich ist.