PROJEKTDETAILS

• Auftraggeber: ADÁTICA
• Termin: 2024
• Technologie: Aerodynamische CFD-Simulation. Optimierung der aerodynamischen Dichtungen durch 3D-Druck.

EINFÜHRUNG

In diesem Projekt werden CFD-Simulationen eingesetzt, um die Auswirkungen von aerodynamischen Dichtungen auf die Auftriebs- und Widerstandsbeiwerte einiger A-330-Tragflächen zu quantifizieren. Ziel ist es, die üblichen dimensionslosen Parameter in der Aerodynamik einer Reihe von 2D-Tragflächen mit ihrer Standardkonfiguration und mit der Konfiguration mit einer optimierten Dichtung zu vergleichen. Die für die externen Aerodynamiksimulationen verwendete Software ist ScFlow, die Teil des Cradle CFD-Tools von Hexagon ist.

VALIDIERUNG DER METHODE MIT NACA-PROFILEN

Zunächst wird eine Validierung der zu verwendenden Methodik durchgeführt, indem einige NACA-Profile untersucht werden, für die experimentelle Daten vorliegen. Auf diese Weise können wir die Vernetzungsparameter und Turbulenzmodelle finden, die bei dieser Art von ScFlow-Simulationen möglichst realitätsnahe Ergebnisse liefern. Es werden die Schaufeln NACA 0012, NACA 2412 und NACA 4412 verwendet. Untersucht werden der Druckkoeffizient im Profil und globale Parameter für verschiedene Anstellwinkel, wie z. B. die Auftriebs- und Widerstandsbeiwerte. Diese werden auch mit Daten von XFoil verglichen, das die Panelmethode verwendet. Die numerischen Ergebnisse zeigen eine sehr gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen, wie in der Abbildung dargestellt:

VORBEREITUNG VON CFD-MODELLEN

Nachdem die Methodik validiert und die Vernetzungskriterien festgelegt wurden, werden die Modelle der verschiedenen zu untersuchenden Abschnitte in ScFlow erstellt. Die Simulationen werden für festgelegte Standardflugbedingungen durchgeführt. Zu diesem Zweck muss ein Modell verwendet werden, das kompressible Strömungen berücksichtigt. Das folgende Bild zeigt einige Details der Vernetzung: Die Simulationen rechnen so lange, bis die festgelegten Konvergenzkriterien erreicht sind, sowohl für die Rückstände als auch für die untersuchten Parameter, insbesondere die Kräfte im Profil.

NACHBEARBEITUNG UND ERGEBNISERFASSUNG

Die grafischen Ergebnisse von Interesse sind die Geschwindigkeits-, Druck- und Machzahlverteilungen um das Profil herum. Diese werden in den verschiedenen simulierten Fällen dargestellt, da sie dazu beitragen, die Entwicklung der Parameter von Interesse zu verstehen. Diese Möglichkeit, die berechneten Größenfelder im Detail zu sehen, ist einer der Vorteile von CFD für diese Art von Studien, da sie es einfacher macht, Schlussfolgerungen über die Entwürfe zu ziehen. Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel für Ergebnisse, die mit dieser Art von Studie für das globale Verhalten des Profils erzielt wurden: Die CFD-Simulationsergebnisse in Bezug auf die Auftriebs- und Widerstandskoeffizienten stammen ebenfalls aus den Berechnungen und werden durch den Vergleich der Standardkonstruktionsfälle und der vorgeschlagenen aerodynamischen Dichtungen bereitgestellt. Auf diese Weise können wir die Verbesserung des Auftriebs und des Luftwiderstands, die sie bieten, bewerten und die Verbesserung identifizieren, die ihre Einbeziehung für die Effizienz des Flugzeugs bedeuten würde.