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

Heinrich, Ralf und Reimer, Lars und 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

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

Kurzfassung

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.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/92982/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Multidisziplinäre Simulation des Wirbelschleppen Durchfluges eines Flugzeuges mit dem DLR TAU-Code
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Heinrich, Ralfralf.heinrich (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Reimer, Larslars.reimer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Michler, Andreas K.andreas.michler (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:5 November 2014
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:2014
Seitenbereich:Seiten 134-135
Name der Reihe:STAB-Mitteilung
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Wirbelschleppenbegegnung, Multidisziplinäre Simulation
Veranstaltungstitel:19. DGLR-Fach-Symposium der STAB
Veranstaltungsort:München
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:04.-05. Dez. 2014
Veranstalter :DGLR
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Simulation und Validierung (alt)
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
Hinterlegt von: Heinrich, Dr.-Ing. Ralf
Hinterlegt am:03 Dez 2014 14:35
Letzte Änderung:31 Jul 2019 19:50

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