Numerische Simulation von Strömungsbeeinflussung an einer Hochauftriebskonfiguration

Während der Start- und Landephase müssen Verkehrsflugzeuge die erforderlichen hohen Auftriebskräfte trotz geringer Fluggeschwindigkeiten erzeugen. Die aus der Leistungsfähigkeit im Hochauftrieb resultierenden realisierbaren Steigraten haben erheblichen Einfluss auf die benötigte Rollbahnlänge sowie die Größe des durch Schallemissionen belasteten Gebiets. Moderne Tragflächen sind deshalb mit komplizierten und teuren Mehrfachklappensystemen ausgestattet, die einen wesentlich größeren Autrieb erbringen als der nackte Flügel.
Als Alternative können einfachere aerodynamische Systeme aus Hauptprofil und nur einer Klappe verwendet werden, wenn es gelingt, die Strömungsablösung an der Klappe durch geeignete Maßnahmen zu verzögern und so einen höheren Maximalauftrieb zu erreichen. Ein möglicher Ansatz zu einer derartigen Beeinflussung liegt in der Anregung der Grenzschicht über der Klappe durch periodisches Ausblasen und Einsaugen. In experimentellen und numerischen Untersuchungen konnte mit dieser Methode die Strömung um ein System aus Profil und Klappe bereits erfolgreich beeinflusst werden [4,2]
Im Rahmen der Studienarbeit soll der Effekte einer periodischen Anregung der Klappengrenzschicht einer Hochauftriebskonfiguration numerisch untersucht werden. Dafür sollen geeignete Simulationen auf Basis des zur Verfügung gestellten Finite-Volumen-Strömungslösers FAN2D durchgeführt werden.
Die Wirkung der periodischen Anregung soll für unterschiedliche Erregungsfrequenzen und Intensitäten verglichen und dokumentiert werden. Dabei soll geklärt werden, unter welchen Umständen es gelingt, die Ablösung auf der Klappe zu vermeiden. Von besonderem Interesse ist der Einfluss der gegenüber den vorhandenen Untersuchungen vergrößerten Reynoldszahl.
Die Arbeit gliedert sich in folgende Teilaspekte:

  • Auswahl einer Konfiguration in Absprache mit den experimentellen Bearbeitern am Institut für Luft- und Raumfahrt
  • Durchführung von Simulationsrechnungen mit Parameterstudie
    und Dokumentation des Einflusses von Anregungsfrequenz, Intensität und Re-Zahl
  • Die Ergebnisse der Parameterstudie sind ausführlich und systematisch zu anlaysieren, kritisch zu diskutieren und zu dokumentieren.
  • Zur Auswertung gehört die Ermittlung signifikanter Strömungsgrößen sowie die Erstellung von Visualisierungen und Animationen.


    • Die Arbeit ist in drei gedruckten Exemplaren sowie in elektronischer Form dem Fachgebiet zur Verfügung zu stellen und in Form eines Vortrages vorzustellen. Die elektronische Form beinhaltet eine CD-ROM mit einem pdf- und dem tex-file und allen Bildern, wie sie eingebunden sind. Von dieser CD muss sich die Arbeit in ihrer Druckform sofort reproduzieren lassen. Ebenso sind auf unserem Daten-Server die wichtigsten Ergebnisse und die Daten zum Fall, die Gitter, eventuell geladene Literatur, alle erzeugten und geänderten Quellen von Programmen und die Quellen der Bilder der gedruckten Arbeit zu archivieren.

    Literaturhinweise:
    [1] Donovan, J.F., Kral, L.D., Cary, A.W., Active Flow Control Applied to an Airfoil, AIAA Paper 98-0210, 1998.
    [2] Prieske, H., Numerische Simulation von Grenzschichtströmungen mit Beeinflussung durch periodische Anregung, Diplomarbeit, Technische Universität Berlin, 2000.
    [3] Schatz, M., Thiele, F., Numerical Study of High-Lift Flow with Separation Control by Periodic Excitation , AIAA Paper 2001-0296, 2001.
    [4] Tinapp, F., Nitsche, W., On active control of high-lift flow, In Proc. 4th Int. Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements, Corsica, France, 1999.

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    Last modified: Wed Apr 04 15:50:50 CEST 2004