Das Projekt IGREEN war in 5 fachliche Hauptarbeitspakete unterteilt.
Es wurden dadurch deutliche Fortschritte bei der CFD Simulation von Böen gemacht. Die Berechnung der von Böen oder Nachläufen induzierten Lasten auf einem elastischen Tragflügel wird beherrscht. Beim Problem des stoßinduzierten Buffet wurde über die Verbesserung der Simulationstechnik hinaus ein Durchbruch im physikalischen Verständnis dieses Phänomens erzielt.
Man untersuchte das Interferenzproblem zwischen einem schwingenden NACA0010 Rechteckflügel und einem nachfolgenden elastischen 3D Flügel (Bild 7), dem Aerostabil Flügel aus einem früheren Projekt, wobei die erzwungenen Schwingungen des vorderen Rechteckflügels der Erzeugung eines instationären Nachlaufs dienten, und eine harmonische Böe simulierten. Der stromab befindliche elastische Aerostabil Flügel wurde dadurch zu Schwingungen angeregt. Zwar entspricht der erzeugte Nachlauf nicht einer homogenen Böe, man kann aber davon ausgehen, dass die Ähnlichkeit der physikalischen Verhältnisse gewährleistet, dass die hiermit validierten numerischen Verfahren auch das Antwortproblem auf die von den Vorschriften geforderte idealisierte (1-cos)-Böe richtig simulieren. Der Versuchsaufbau wurde mithilfe numerischer Voruntersuchungen mit 3D Navier-Stokes, Euler und einfachen linearisierten Modellierungen ausgelegt. Deren Resultate wurden im Experiment qualitativ gut bestätigt. Eingehende Nachrechnungen zeigten, dass der Einfluss der stationär adaptierten Kanalwände auf die instationären Resultate sehr groß ist, und eine CFD- Modellierung der gesamten Messstrecke nötig ist, einschließlich Vorkammer und Düse des Windkanals zur Verbesserung der Grenzschichtausbildung an den Kanalwänden (Bild8). Mit dieser Modellierung kann die Wechselwirkung des instationären Nachlaufs mit dem elastischen Flügel in guter Genauigkeit berechnet werden.
Die Berechnungen des Böenantwortproblems erfolgten im statischen aeroelastischen Gleichgewicht mit der im Institut für Aeroelastik entwickelten Software PyCSM zur stationären und instationären Kopplung des TAU Codes mit Strukturmodellen. Bild 9 zeigt den Gleichgewichtszustand für einen Testfall im mäßigen transsonischen Bereich und die numerisch feine Auflösung im Bereich des Nachlaufs.
In den instationären Simulationen wurde sowohl der gesamte Vorgang der Wechselwirkung zwischen elastischem Flügel und der vom Böengenerator erzeugten Böe behandelt, als auch die Zwischenstufen der Simulationskette überprüft. Dazu wurde zuerst die Dynamik der Strömung im Nachlauf zwischen Böengenerator und Aerostabil Flügel mit den Resultaten der optischen Particle Image Velocimetry (PIV)- Messung überprüft, danach die von ihr induzierte instationäre Druckverteilung auf dem Aerostabil Flügel. Dabei erfordert der dynamische Nachlauf hinter dem NACA Rechteckflügel, vgl. die Vx-Komponente in Bild 10a, hohe Netzfeinheit.
Bei transsonischer Umströmung von Tragflügeln können oberhalb kritischer Anströmbedingungen (Mach-Zahl und Anstellwinkel) tief frequente, selbsterregte Schwingungen des Verdichtungsstoßes auftreten – das sog. Shock Buffet (SB). In der Literatur finden sich zahlreiche numerische Studien auf URANS- bzw. hybrider RANS/LES-Basis, die dieses Phänomen bereits qualitativ richtig abbilden. Trotzdem ist die robuste und genaue Vorhersage des sog. Shock Buffet Onset und insbesondere der Shock Buffet-Frequenz ein ungelöstes Problem. Dies ist zurückzuführen ein begrenztes Verständnis des strömungsmechanischen Rückkopplungsmechanismus, der der Instabiliät sowohl im Windkanalexperiment als auch in der zeitgenauen CFD-Simulation zugrunde liegt. Verschiedene Erklärungsmodelle werden nach wie vor kontrovers diskutiert.
Im Rahmen numerischer Vorarbeiten im Projekt RETTINA konnte mittels URANS-Simulationen bereits gezeigt werden, dass selbsterregtes, groß skaliges SB, gekennzeichnet durch zyklisches Ablösen und Wiederanlegen der Grenzschicht mit entsprechender Bildung großer Wirbelstrukturen, aufgefasst werden kann als Spezialfall einer im Allgemeinen gedämpften, aerodynamischen Resonanz. Diese stellt somit ein notwendiges Kriterium dar und lässt sich im numerischen Experiment bereits weit außerhalb des SB-Onset für beliebig kleine Störungsamplituden beobachten. Aufbauend auf diesen numerischen Arbeiten konnte in IGREEN im Rahmen der Messungen erstmals die Existenz der subkritischen, aerodynamischen Resonanz am schwingenden NACA0010-Profil zweifelsfrei bestätigt werden.