Wysoce dokładne symulacje przepływu powietrza
Przemysł lotniczy nie ma zaufania do dokładności obliczeniowej dynamiki płynów (CFD) w pobliżu krawędzi obwiedni lotu. Istniejące algorytmy nie są jeszcze wystarczające dokładne, aby spełnić rygorystyczne wymogi w zakresie demonstrowania maksymalnego uniesienia i stabilności. Pomimo tego, że można odtworzyć stosunkowo duże wiry, obliczanie niskiego poziomu turbulencji wymaga modelowania, które jest dalekie od ideału, a także kosztownych badań fizycznych. Pomiędzy tymi dwoma ekstremami znajduje się szary obszar, w którym konieczne jest połączenie obu metod badań. Celem projektu GO4HYBRID (Grey area mitigation for hybrid RANS-LES methods) było udoskonalenie takiej hybrydowej symulacji dużych wirów (LES) oraz metod opartych na równaniach Naviera-Stokesa z uśrednieniem Reynoldsa (RANS). Naukowcy badali różne podejścia do poprawy ich dokładności predykcyjnej i przyjazności dla użytkownika. Skupiono się na poprawie hybrydowych metod RANS-LES, tak aby można je było zastosować do dowolnych złożonych geometrii, w przeciwieństwie do istniejących technik zakładających kanoniczną warstwę graniczną lub równomierny przepływ powietrza. W ciągu trzech lat realizacji projektu naukowcy poczynili ogromne postępy w dziedzinie złożonych symulacji CFD. Wprowadzenie znacznych ulepszeń w metodach, takich jak symulacje odrębnych wirów, pozwoliło na zwiększenie wiarygodności obliczeń struktur turbulencyjnych przy utrzymaniu niskich kosztów obliczeń. Okazało się, że nadają się one do słabo wydzielonych przepływów typowych w warunkach maksymalnego uniesienia. Wyzwania, z jakimi mierzył się zespół projektu, obejmowały optymalizację uniesienia z wykorzystaniem hybrydowych symulacji rozszczepiania turbulencji w oparciu o bardzo dużą liczbę parametrów. Ponadto naukowcy opracowali nową strategię optymalizacji tłumienia emisji hałasu w samolotach. Poprzez poszerzenie możliwości metod RANS-LES zespół projektu GO4HYBRID zwiększył ich gotowość technologiczną oraz zaufanie przemysłu lotniczego do ich przewidywań. Co ważne, wiedza zdobyta dzięki zmniejszeniu problemu szarego obszaru pomoże skrócić cykle projektowe i czas wprowadzania na rynek innowacyjnych konstrukcji samolotów.
Słowa kluczowe
Loty testowe, projektowanie samolotów, lotniczy, maksymalne uniesienie, GO4HYBRID, symulacja wirów
