Grobstruktursimulation der Umströmung eines ungepfeilten Tragflügels bei hohem Anstellwinkel

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Die zuverlässige Vorhersage der turbulenten Tragflügelströmung mit Ablösung gehört mit zu den schwierigsten Aufgaben des Aerodynamikers. Das Arbeiten auf strukturierten Gittern führt zu langwierigen Phasen der Gittererzeugung bevor die Simulation beginnen kann, dann evtl. zu Gitterverbesserungen, zu erneuter Simulation bis zufriedenstellende Lösungen vorliegen. Es kommt hinzu, daß Lösungen der inkompressiblen Tragflügelumströmung teure Lösungen der dreidimensionalen Poisson-Gleichung erfordern. Teuer deshalb, weil es für krummlinige nichtorthogonale Koordinaten keine direkten, sondern nur iterative Poisson-Löser gibt, die viel Rechenzeit und Speicherplatz in Anspruch nehmen.Einen Ausweg aus diesem Dilemma bietet die Simulation auf kartesischen Gittern, wobei Randbedingungen auf der Körperkontur durch Interpolation mittels Lagrangescher Polynome 3. Ordnung erzwungen werden. Die Rechnung im Körperinnern ist irrelevant und wird verworfen. Diese Vorgehensweise ist bei Umströmungsproblemen ökonomisch und wurde bereits getestet. Ein paralleler kartesischer Navier-Stokes-Code liegt vor. Er ist ca. 50mal schneller als ein entsprechender Löser auf strukturierten krummlinigen Gittern. In diesen Navier-Stokes-Lösern ist bereits ein Feinstrukturmodell (Smagorinksky) implementiert. Ein neu entwickeltes Modell wird derzeit eingebaut.Es sind Grobstruktursimulationen bei Reynoldszahlen in der Größenordnung von 105 mit ca. 107 Gitterpunkten auf Parallelrechnern geplant.