Block-strukturierter Strömungslöser für die Simulation von Hubschraubern

FLOWer

FLOWer ist ein CFD-Strömungslöser des DLR. Er ist Vorgänger der Strömungslöser TAU und der CFD Software von ONERA Airbus und DLR (CODA). FLOWer löst die URANS-Gleichungen auf block-strukturierten Rechengittern. Neben den klassischen ein- und zwei-Gleichungsturbulenzmodellen werden auch DES und LES unterstützt sowie die Vorhersage des laminar-turbulenten Umschlags mit empirischen Kriterien. Berechnungen mit Netzbewegung und -deformation, überlappenden Netzen (Chimera/Overset) und hängenden Netzknoten sind möglich. Als Alleinstellungsmerkmal sind in FLOWer räumliche Diskretisierungen mit bis zu fünfter Ordnung Genauigkeit implementiert, wodurch sich FLOWer gut für Simulationen wirbelbehafteter oder turbulenter Strömungen eignet. Allerdings ist FLOWer wegen der Beschränkung auf strukturierte Gitter nur mit hohem Aufwand bei der Netzgenerierung für Strömungssimulationen um komplexe Körpergeometrien nutzbar.

HART-II-Windkanalrotor
Das Wirbelfeld des HART-II-Windkanalrotors wurde mit einem Upwind-Schema 4. Ordnung in FLOWer berechnet.

Wesentliche Merkmale

  • CFD-Strömungslöser für block-Strukturierte Rechengitter
  • finite Volumen- und Differenzen-Formulierung
  • bis zu 5. Ordnungsgenauigkeit der reibungsfreien Flüsse
  • SA & k-ω Turbulenzmodelle
  • hybride Turbulenzmodelle (LES/DES)
  • empirische Vorhersage des laminar-turbulenten Umschlags
  • duales Zeitschrittverfahren, explizite und implizite lokale Zeitschrittverfahren
  • bewegte und deformierende Netze
  • überlappende Netze (Overset/Chimera), hängende Netzknoten
  • Kopplung mit Hubschrauber-Flugmechanikverfahren

Anwendungsgebiete

In vielen Anwendungen wurde FLOWer durch TAU abgelöst. Allerdings beweist FLOWer nach wie vor seine Nützlichkeit, insbesondere wenn eine hohe Effizienz und Genauigkeit bei instationären Rechnungen gefordert ist.

FLOWer ist der bevorzugte CFD-Löser für die Simulation von Hubschraubern, da FLOWer wegen seiner hohen räumlichen Genauigkeit sehr gut für die Vorhersage der Blattspitzenwirbel im Rotorabwind geeignet ist. In Verbindung mit hybrider Turbulenzmodellierung (DES) und Fluid-Strukturkopplung zur Berücksichtigung der Rotorblattbewegungen und -deformationen können Ergebnisse nach dem heutigen Stand der Technik berechnet werden. Weiterhin werden für die Grundlagenforschung von aktiver Strömungskontrolle direkte numerische Simulationen (DNS) und „Large Eddy“ Simulationen (LES) mit FLOWer durchgeführt.

Lizenzhinweis

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Kontakt

Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik