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Mehr Bewegungsfreiheit im Flugzeug

Kommt wohl bei jedem Flug vor: Der Flugkapitän warnt vor Turbulenzen und alle schließen brav wieder ihre Gurte. Turbulente Luftströmungen sind von Natur aus stürmisch und werden durch Verwirbelungen der Luft verursacht, die zu nichtlaminaren Luftströmen führen.
Mehr Bewegungsfreiheit im Flugzeug
Luftverwirbelungen kommen neben ihren natürlichen Vorkommen in der Luft um das Flugzeug herum auch um die Kontur der Flugzeugtragfläche herum vor und können unter anderem in Auftriebsverlust, in einem hohen Maß an Luftwiderstand und in verstärkter Geräuschentwicklung resultieren.

Das Desider-Projekt ("Detached eddy simulation for industrial aerodynamics") sah vor, Simulationsmethoden für die Luftfahrtindustrie zu entwickeln, die für eine bessere Prognosefähigkeit komplexer turbulenter Luftströmungen sorgen. Vorhersagemodelle können dann in Forschung und Entwicklung an Designs eingesetzt werden, bei denen Luftverwirbelungen minimal sind.

Ziel der Forscher war insbesondere die Minimierung der Schwächen existierender Ansätze zur Lösung des Turbulenzproblems bei der Detached Eddy Simulation (DES), den Hybriden der Reynolds-Averaged Navier-Stokes Large Eddy Simulation (RANS-LES) und der Scale Adaptive Simulation (SAS).

Innerhalb des Desider-Projekts kamen moderne numerische Modellierungsverfahren auf Basis des DES-Ansatzes zu instationären Luftströmungen zum Einsatz und ergaben sich mit weniger kostenintensiven Rechenressourcen LES-vergleichbare Resultate. Außerdem demonstrierten die Forscher die Relevanz hybrider RANS-LES-Ansätze zur Vorhersage inhärenter turbulenter Luftströme in speziellen für die Industrie relevanten Fällen von Verwirbelung wie Wirbelschleppen und Flatterschwingungen.

Die Wissenschaftler konnten überdies auf Grundlage des multidisziplinären Fachwissens der Mitglieder des Konsortiums die Bedeutung der hybriden RANS-LES-Ansätze für andere Bereiche wie Lärmminderung, Gewichtsreduzierung, Analyse instationärer Belastungen und Materialermüdung sowie Fragen der Sicherheit nachweisen. Schließlich förderte das Desider-Projekt die Zusammenarbeit mit weiteren Sektoren und die Informationsverbreitung in andere Industriezweige, die sich zum Beispiel mit Flugzeugzellen, Hubschraubern, Turbotriebwerken und der Fertigung für den bodengebundenen Verkehr beschäftigen.

Die dem Desider-Projekt-Forschungsteam bereitgestellten Finanzmittel konnten somit dazu beitragen, die Vorhersagegenauigkeit der in der numerischen Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD) angewandten hybriden RANS-LES-Verfahren zu erhöhen, und sollten die europäische Luftfahrtindustrie letztlich dabei unterstützen, führend in Design und Fertigung mit dem Ziel verminderter Turbulenzen, weniger Lärm und Gewicht zu werden.

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Fachgebiete

Aerospace Technology
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