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Multidisziplinäre Simulation des Wirbelschleppen Durchfluges eines Flugzeuges mit dem DLR TAU-Code

Heinrich, Ralf and Reimer, Lars and Michler, Andreas K. (2014) Multidisziplinäre Simulation des Wirbelschleppen Durchfluges eines Flugzeuges mit dem DLR TAU-Code. 19. DGLR-Fach-Symposium der STAB, 04.-05. Dez. 2014, München.

[img] PDF (Abstract)
149kB

Official URL: http://www.stab2014.tum.de/

Abstract

Ausgangssituation: Für die Auslegung eines Flugzeuges sind eine Vielzahl unterschiedlicher Lastfälle zu berücksichtigen. Auf der einen Seite wird das Flugzeug für den Reiseflug optimiert, um eine möglichst große Reichweite bei geringem Brennstoffverbrauch zu erzielen. Auf der anderen Seite muss sichergestellt werden, dass ein Flugzeug auch in kritischen Situationen, wie beispielsweise der Begegnung mit einer kräftigen Böe oder der Wirbelschleppe eines voreilenden Flugzeuges, beherrschbar ist und den zusätzlichen Belastungen standhält. Um die zusätzlichen aerodynamischen Lasten vorherzusagen, werden heute in der Regel vereinfachte Methoden basierend auf Streifentheorie oder Doublet-Lattice-Methoden verwendet. Dadurch sind insbesondere bei hohen Fluggeschwindigkeiten (Kompressibilitätseffekte, Nichtlinearitäten) Vorhersagefehler der einfachen Methoden zu erwarten, weshalb entsprechend hohe Sicherheitsfaktoren aufgeschlagen werden. Das führt unter Umständen zu einer deutlichen Überdimensionierung der Struktur, und damit zu einem erhöhten Flugzeuggewicht. Ziel: Um die Genauigkeit bei der Vorhersage der zusätzlichen durch Wirbelschleppen induzierten Lasten gegenüber oben angesprochenen einfachen Verfahren zu verbessern, soll im DLR RANS-Löser TAU die Möglichkeit geschaffen werden, Wirbelschleppen-Begegnungen von Flugzeugen zu simulieren. Dabei soll auch die Reaktion des Flugzeuges in Folge der Lasten durch Kopplung zur Flugmechanik Berücksichtigung finden. Lösungsweg: Verschiedene Autoren haben in Euler- bzw. RANS-Verfahren den sogenannten Störgeschwindigkeitsansatz implementiert, bei dem die durch Böen induzierten Störungen in Form von Störgeschwindigkeiten als Funktion vom Raum und der Zeit vorgegeben werden können. Von Vorteil ist, das die atmosphärischen Störungen in der Simulation im Strömungsfeld nicht numerisch aufgelöst werden müssen. Es können Standardnetze Verwendung finden, was gegenüber der Auflösung der atmosphärischen Störungen eine effiziente numerische Behandlung verspricht. Dieses Verfahren ist für Böen-Begegnungen auch im TAU-Code implementiert und erfolgreich eingesetzt worden. Inzwischen ist es für Wirbelschleppenbegegnungen erweitert worden. Die durch die Wirbelschleppe induzierten Geschwindigkeiten werden durch Überlagerung zweier gegenläufiger „Burnham-Halloc“ Wirbel modelliert. Als Beispiel für einen Wirbelschleppen-Durchflug wurde die Interaktion eines generischen Kampfflugzeuges mit einer Wirbelschleppe eines voraus fliegenden Flugzeuges erfolgreich demonstriert. Neben der Aerodynamik wird auch die Flugmechanik berücksichtigt, um die Reaktion des Flugzeuges in Folge der Wirbelschleppe und von Steuerbewegungen zu erfassen.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/92982/
Document Type:Conference or Workshop Item (Speech)
Title:Multidisziplinäre Simulation des Wirbelschleppen Durchfluges eines Flugzeuges mit dem DLR TAU-Code
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Heinrich, Ralfralf.heinrich (at) dlr.deUNSPECIFIED
Reimer, Larslars.reimer (at) dlr.deUNSPECIFIED
Michler, Andreas K.andreas.michler (at) dlr.deUNSPECIFIED
Date:5 November 2014
Refereed publication:Yes
Open Access:Yes
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Volume:2014
Page Range:pp. 134-135
Series Name:STAB-Mitteilung
Status:Published
Keywords:Wirbelschleppenbegegnung, Multidisziplinäre Simulation
Event Title:19. DGLR-Fach-Symposium der STAB
Event Location:München
Event Type:national Conference
Event Dates:04.-05. Dez. 2014
Organizer:DGLR
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:fixed-wing aircraft
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L AR - Aircraft Research
DLR - Research theme (Project):L - Simulation and Validation
Location: Braunschweig
Institutes and Institutions:Institute of Aerodynamics and Flow Technology
Deposited By: Heinrich, Dr.-Ing. Ralf
Deposited On:03 Dec 2014 14:35
Last Modified:31 Jul 2019 19:50

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