Vorhersage von Wirbelströmungen bei Hubschraubern
Die Nachbildung turbulenter Strömungen im Modell ist schon immer ein Kompromiss zwischen ausreichend korrekten Beschreibungen und Rechnerressourcen gewesen. Im EU-finanzierten Projekt "Helicopter drag prediction using detached-eddy simulation" (HELIDES) wandten die Wissenschaftler eine neue Familie von Hybridmodellen an, um eine optimale Mischung aus Lösungsgenauigkeit und Rechenaufwand zu erzielen.Mithilfe der Detached Eddy Simulation (DES), eines modernen Verfahrens zur numerischen Lösung dreidimensionaler Strömungsmodelle, konnte die turbulente Strömung, die um den hinteren Rumpf und die Rotornabe des Hubschraubers fließt, im Modell abgebildet und mit reinen Modellen verglichen werden. Zu diesem Zweck wandte man Reynolds-gemittelte Navier-Stokes-Gleichungen (RANS-Gleichungen) sowie die Ensemble-Mittelung für instationäre RANS-Verfahren (URANS) an. Wo immer es möglich war, wurden die Ergebnisse mit den Versuchsdaten verglichen. Unter sämtlichen getesteten Bedingungen und Konstellationen waren die DES-Verfahren den URANS-Verfahren überlegen.Die Forscher führten auch Berechnungen auf der Basis von Rechenzeiten und Leistungsfähigkeit durch, um die Bereitschaft der Technologie für einen Einsatz in der Industrie zu prognostizieren. Die Ergebnisse zeigten, dass sie tatsächlich in absehbarer Zeit bereit sein wird.Verbesserte Möglichkeiten, die Gegebenheiten und Mechanismen, durch die sich hochturbulente Strömungen entwickeln, vorhersagen zu können, werden bereits in Vorstufen der Konzeption eine frühzeitige Prüfung von Techniken zur Widerstandsverringerung ermöglichen. Eine erleichterte Gestaltung künftiger Drehflügler mit geringerem Widerstand und Kraftstoffverbrauch wird wesentliche Auswirkungen auf die Umwelt und die Wettbewerbsfähigkeit der Luftfahrt-Industrie in der EU haben. Schließlich werden rechenintensive DES-Verfahren ein breites Anwendungsfeld finden und den Weg ebnen, um diese Techniken in der EU und über ihre Grenzen hinaus einzusetzen.
