Probst, A: Reynoldsspannungsmodellierung für das Überziehen

auf dem Profil SD7003 für kleine Reynoldszahlen, in guter Übereinstimmung mit Messungen simulieren.Anhand des Überziehvorgangs einer Durchflussgondel wird die Anwendungsreife und das Genauigkeitspotential der erweiterten Turbulenz- und Transitionsmodellierung für einen relevanten 3D Strömungsfall der Flugzeugaerodynamik untersucht. Vergleiche mit hochauflösenden Messdaten zeigen die prinzipielle Überlegenheit des RSM-Ansatzes gegenüber herkömmlichen Wirbelviskositätsmodellen, jedoch ist eine genaue Wiedergabe des Ablösebeginns im Einlauf nur mit einer angepassten Modellvariante für transsonische Strömungen möglich. Dies wird anhand von Druckgradientenparametern auf die aerodynamische Ähnlichkeit zwischen der Einlaufablösung und Profilströmungen mit Verdichtungsstößen zurückgeführt. Im stark überzogenen Anstellwinkelbereich sowie mit Hinblick auf die Dynamik der Einlaufablösung liefert der reine RSM-RANS Ansatz jedoch zunehmend Abweichungen vom Experiment.Für eine mögliche Steigerung der Genauigkeit in solch massiver Ablösung wird die RSM-Methodik daher mit einem hybriden RANS/LES Ansatz im Sinne der Delayed Detached-Eddy Simulation (DDES) kombiniert. Die hierfür notwendige Kalibrierung des Subskalen-Modells erfolgt am Zerfall isotroper Turbulenz, während die Validierung an einer generischen Stufenströmung das Potential des neuartigen Ansatzes für geometrieinduzierte Ablösungen aufzeigt.Bei druckinduzierten Ablösungen von glatten Profil- oder Einlaufoberflächen werden algebraische Sensoren (ADDES) für den hybriden RANS/LES Übergang nach KNOPP verwendet, um die anliegenden Grenzschichten zuverlässig von den abgelösten Gebieten zu unterscheiden. In einer ersten Anwendung auf die HGR-01 Profilströmung bei Maximalauftrieb entstehen aufgrund der flach ablösenden, stabilen Scherschicht jedoch erst nach einem beträchtlichen Graubereich aufgelöste turbulente Strukturen. Als wichtiges Ergebnis dieser Untersuchungen ist festzuhalten, dass Skalen auflösende Simulationen von Hinterkantenablösungen zusätzliche Modellierungen des RANS/LES Übergangs, z.B. mit Hilfe synthetischer Turbulenz, erfordern. Die in dieser Arbeit erprobten stochastischen Ansätze sind dagegen nicht hinreichend wirksam.Bei einer Pilotanwendung auf die abgelöste Einlaufströmung kann hingegen schon mit der Basiskombination JHh-ADDES eine verbesserte Wiedergabe der Strömungstopologie und der statistischen Turbulenzgrößen beobachtet werden. Damit deutet sich ein großes Potential der entwickelten Hybrid-Methodik für Simulationen des 3D-Überziehens an.