ADaMant - Modellierung der Strömungsphysik im Fluggrenzbereich

Die Modellierung turbulenter Strömungen basierend auf den Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)-Gleichungen ist ein zentrales Element hochgenauer Simulationsverfahren und in der Luftfahrtindustrie das Standardwerkzeug. Im Entwurfspunkt heutiger Verkehrsflugzeuge bieten RANS-Modelle einen optimalen Kompromiss zwischen Effizienz und Vorhersagegenauigkeit. Diese Vorhersagegüte nimmt vom Entwurfspunkt zur Flugenveloppe hin ab. Verlässliche Vorhersagen mit hoher Genauigkeit auch im Fluggrenzbereich heutiger und zukünftiger Flugzeugkonfigurationen erfordern eine geeignete Modellierung der dort auftretenden Strömungsphänomene und ihrer Wechselwirkungen. Um die industrielle Anwendbarkeit zu gewährleisten ist es daher notwendig, RANS-Modelle gezielt zu erweitern und in Bereichen, die eine vollständige Modellierung der Turbulenz gemäß dem RANS-Ansatz nicht erlauben, auch rechenintensive turbulenzauflösende Verfahren durch effizienzsteigernde Maßnahmen industriell nutzbar zu machen. Gerade im Fluggrenzbereich ist es entscheidend die Wechselwirkung zwischen verschiedenen Strömungsphänomenen (z.B. laminar-turbulente Transition, anliegende turbulente Grenzschichte und abgelöster Bereich) zu erfassen, so dass in ADaMant auch die gegenseitige Abhängigkeit und Beeinflussung der einzelnen Phänomene berücksichtigt wird.
Ein wichtiges Ziel von ADaMant ist es, die erweiterten physikalischen Modelle und ihre Wechselwirkung an anwendungsrelevanten Konfigurationen in Zusammenarbeit mit den Anwendern von CFD-Verfahren zu testen und die erweiterten Fähigkeiten zu demonstrieren. Am Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik werden basierend auf einer erweiterten physikalischen Modellierung numerische Simulationen für die Hochauftriebsvariante des NASA Common Research Models durchgeführt und das Potential der erweiterten Modellierung mit Messdaten, die im Rahmen von ADaMant am Institut erzeugt werden, hinsichtlich Genauigkeit, Robustheit und Effizienz bewertet.