Numerische Simulation zur Wechselwirkung der Atmosphäre mit der Tragflügelumströmung

大气与机翼周围气流相互作用的数值模拟

• 批准号: 85419328
• 负责人: Professor Dr. Jens Bange
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Meteorologie und Klimatologie
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Units
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2007-12-31 至 2014-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/85419328?language=en
• 关键词: Numerische; Simulation; zur; Wechselwirkung; der

Aufbauend auf den Ergebnissen der ersten FOR1066-Antragsperiode wird in dem Vorhaben die Wechselwirkung eines Tragflügels mit einer turbulenten atmosphärischen Strömung untersucht, wie sie typischerweise während eines Landeanflugs in Flughafennähe auftritt. Die Untersuchungen sollen die durch die Turbulenz verursachten Kräfte am Flügel bei unterschiedlichen Anstellwinkeln sowie die Einflüsse, die die Turbulenz auf das Ablösen der Strömung beim Überziehen hat, ermitteln. Die unmittelbare Wechselwirkung zwischen Tragflügel und atmosphärischer Turbulenz wird dabei mit dem TAU-Modell des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) simuliert. Der Schwerpunkt des Vorhabens liegt auf der Beschreibung des atmosphärischen Turbulenzfeldes, den das TAU-Modell als Anfangs- und Randbedingung benötigt. Die Turbulenz wiederum soll dabei durch einen hierarchischen Ansatz mit Modellen unterschiedlicher Komplexitätsstufe simuliert werden. Im einfachsten, bisher aus Kostengründen von der Industrie bevorzugten Fall, soll die Turbulenz als eindimensionale Böe mittels analytischer Funktionen beschrieben werden. In der nächsten Stufe soll das dreidimensionale turbulente Windfeld durch ein statistisches Verfahren generiert werden, in das gemessene statistische Turbulenzgrößen wie Geschwindigkeitsvarianzen und –korrelationen eingehen. In der höchsten Stufe wird die Turbulenz in der atmosphärischen Grenzschicht durch ein räumlich sehr hoch auflösendes Large-Eddy Simulationsmodell (LES) berechnet. Dieses Verfahren ist zwar extrem aufwändig, liefert aber eine sehr realitätsnahe Beschreibung der bodennahen Turbulenz. Zusätzlich sollen aus den LES-Turbulenzdaten verbesserte eindimensionale Böenmodelle abgeleitet werden, die dem heutigen Wissenstand über atmosphärische Turbulenz entsprechen, und die die seit Jahrzehnten von der Industrie verwendeten Modelle ersetzen können. Mittels der anschließenden TAU-Simulationen soll geklärt werden, welchen Einfluss die unterschiedlichen Ansätze zur Turbulenzbeschreibung auf das Ablösen beim Überziehen haben.

在第一架FOR 1066飞机的动力学分析中，一架带有一个可调节的大气压力的Tragflügels飞机将在前一段时间内起飞，就像在飞机上的Landeanflugs飞机一样。通过对流体中的湍流进行分析，可以确定湍流是否会产生影响，因此，湍流在气流中的作用是非常重要的。德国航空航天中心（DLR）的TAU模型模拟了未被采用的紊流和大气紊流的数值模拟。涡壳的Schwerpunkt位于大气湍流场的Beschreibung上，而TAU模型的Anfangs和Randbedingung是有利的。紊流的产生是通过一个层次分析法和一个复杂的模拟韦尔登模型来实现的。在一个简单的例子中，由于工业上的失败，湍流将成为一个具有分析功能的韦尔登。在下一个Stufe中，通过一个通用的统计韦尔登来计算三维湍流Windfeld，在统计学中，湍流的增长与Geschwindigkeitsvarianzen和相关性是一样的。在大涡模拟（LES）模型中，最大的湍流将通过一个非常小的范围来模拟大气中的湍流。这是一个非常复杂的问题，因为它是一个非常现实的湍流模型。Zusätzlich sollen aus den LES-Turbulenzdaten verbesserte eindimensionale Böenmodelle abgeletet韦尔登，die dem heutigen Wissenstand über atmosphärische Turbulenz entsprechen，und die seit Jahrzehnten von der Industrie verwenden Modelle ersetzen könen。TAU-Simulationen的模拟器可以很好地韦尔登，也可以对湍流设计的不确定性产生影响。