Computational Flight Testing (ComFliTe)

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Sebastian Illi, Dipl.-Ing. Steffen Bogdanski, Dr.-Ing. Thorsten Lutz

Hintergrund und Problemstellung

Bei hohen Flugmachzahlen und Auftriebsbeiwerten treten am Tragflügel hoch komplexe, instationäre Stoss-Grenzschicht Wechselwirkungen auf, die mit lokalen oder kompletten stossinduzierten Ablösungen verbunden sein können. Die abgelöste, instationäre Strömung kann unter Umständen auf das Leitwerk auftreffen und dort kritische Druck- und Lastfluktuationen hervorrufen. Es treten bei dieser Interaktion zwischen abgelöster Flügelströmung und Leitwerksumströmung Phänomene auf, die im Detail noch nicht geklärt sind. Im Rahmen des IAG Beitrages sollen modernste numerische Berechnungsmodelle, die innerhalb von C2A2S2E und ComFliTe weiterentwickelt werden, zur Studie dieser Phänomene eingesetzt und bewertet sowie im Sinne der Erstellung von Best Practice Guidelines qualifiziert werden. Hiermit soll ein Beitrag geleistet werden, den Einsatz von CFD-Verfahren zur Vorhersage der Flugzeugeigenschaften bis in Grenzbereiche des Flugregimes zu erweitern. Dabei werden die von den Partnern innerhalb von ComFliTe geleisteten methodischen Entwicklungen und Detailvalidierungen sowie die Vorarbeiten des IAG gezielt genutzt.

Ziele in den Arbeitspaketen des IAG

• Erprobung und Validierung neu entwickelter Turbulenzmodelle sowie hybrider RANS-/LES Methoden zur Vorhersage komplexer Stoss-Grenzschicht Wechselwirkungen inklusive Stossoszillationen (Buffet)
• Studien zur dissipationsarmen Berechnung der Propagation instationärer, abgelöster Strömungsstrukturen
• Studie des Einflusses stossinduzierter, massiver Strömungsablösungen am Tragflügel auf die Anregung des Leitwerkes
• Anwendung aktuell entwickelter numerischer Methoden (bspw. Verfahren höherer Ordnung) für komplexere Testfälle
• Bewertung von Kopplungsansätzen zur Berechnung des getrimmten, flexiblen Flugzeuges
• Identifizierung der Grenzen von URANS Methoden im Hinblick auf die betrachtete aerodynamische Aufgabenstellung und Bewertung der Fähigkeit von URANS und DES Methoden zur Reproduktion inherent instationärer Strömungsphänomene bei zeitlich invarianter Zuströmung

Ergebnisse

Veröffentlichungen

S. A. Illi, Th. Lutz and E. Krämer:
Transonic Tail Buffet Simulations on the ATRA Research Aircraft
to be published in: Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design, Springer, Germany, 2013.

S. A. Illi, P. Gansel, Th. Lutz and E. Krämer:
Hybrid RANS-LES Wake Studies of an Airfoil in Stall
CEAS Aeronautical Journal, Volume 4, Issue 2, pp 139-150, Springer, Germany, June 2013.

P. Gansel, S. A. Illi, Th. Lutz and E. Krämer:
Numerical Simulation of Low Speed Stall and Analysis of Turbulent Wake Spectra
The 15th International Conference on Fluid Flow Technologies, Budapest, Hungary, September 4-7, 2012.

P. Gansel, S. A. Illi, A. Kalimullina and Th. Lutz:
The Spectral Analysis of Unsteady Pressure Coefficient at the Wing Trailing Edge
16th International Conference on the Methods of Aerophysical Research, Kazan, Russia, August 20 - 26, 2012.

S. A. Illi, Th. Lutz and E. Krämer:
On the capability of unsteady RANS to predict transonic buffet
Third Symposium "Simulation of Wing and Nacelle Stall", Braunschweig, Germany, June 22 - 23, 2012.

A. Klein, S. A. Illi, Th. Lutz and E. Krämer:
Wall Effects and Corner Separations for Subsonic and Transonic Flow Regimes
High Performance Computing in Science and Engineering '11, Springer, Germany, 2012.

S. A. Illi, Th. Lutz and E. Krämer:
Improved physical understanding and modeling – DES/LES & PIV
CFD and Experiment – Integration of Simulation, Göttingen, Germany, April 5 - 6, 2011.

S. A. Illi, Th. Lutz and E. Krämer:
Simulation of pressure and shock induced separation using DES implementations in the DLR-TAU Code
Second Symposium "Simulation of Wing and Nacelle Stall", Braunschweig, Germany, June 22 - 23, 2010.

Links

Offizielle ComFliTe Internetpräsenz des DLR

Bundesministerium für Bildung und Forschung