DLR Projekt RETTINA

Reliable Turbulence and Transition Modelling for Industrial Aerodynamics

Projekt Hintergrund

DLR-project RETTINA
Das DLR-Projekt RETTINA widmet sich der Verbesserung und Erweiterung der Turbulenz- und Transitionsmodellierung (T&T) im hybrid-unstrukturierten Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) Verfahren TAU des Instituts für Aerodynamik und Strömungstechnik (AS). Das Projekt, geleitet von AS in Göttingen, startete in Jahre 2007 und hat eine Laufzeit von vier Jahren.

RANS-Verfahren als fundamentaler Bestandteil der numerischen Strömungssimulation haben sich heute neben Windkanal und Flugversuch als unverzichtbares Werkzeug für die Entwicklung neuer und bei der Verbesserung bestehender Flugzeuge etabliert, z.B. bei Airbus, Eurocopter Deutschland (ECD) und EADS-M. Die in vielen Validierungs- und Anwendungsfällen nachgewiesene Einschätzbarkeit der numerischen Ergebnisse hat in der Industrie zu einer enormen Steigerung des Vertrauens in die numerische Simulation geführt, was sich in dem Wunsch niederschlägt, die Anzahl der Windkanalversuche im Rahmen der Produktentwicklung in Zukunft noch weiter zu Gunsten von vermehrten numerischen Simulationen zu reduzieren.

Zur Zeit findet die Integration des TAU-Codes in das bei Airbus genutzte Strömungssimulationssystem statt, wodurch der TAU-Code europaweit ein Element der Standardprozesskette bei Airbus wird, was die Simulation komplexer Konfigurationen betrifft. RETTINA wird durchgeführt, um die hohe Relevanz und Akzeptanz, die der TAU-Code bei Airbus hat, zu erhalten und auszubauen und seine Bedeutung bei ECD, EADS-M, im DLR selbst und an den Universitäten und Hochschulen langfristig zu sichern. RETTINA arbeitet darauf hin, das Vertrauen in den TAU-Code in Bezug auf die physikalische Modellierung auszubauen, wobei solche Anwendungsbereiche von RANS-Verfahren in Betracht gezogen werden, in denen Probleme hinsichtlich der Vorhersagegenauigkeit auftreten können.

An die Werkzeuge der numerischen Strömungssimulation (engl.: computational fluid dynamics, abgekürzt CFD) werden hohe Anforderungen gestellt, wenn sie zur Bearbeitung von Strömungsproblemen an den Grenzen der Flugenveloppe angewendet werden oder auf Konfigurationen, die entweder durch Ausschläge und Bewegungen von Kontrollflächen oder durch Mechanismen der Strömungskontrolle gekennzeichnet sind. In diesen Bereichen ist die Vorhersagegenauigkeit von CFD-Werkzeugen noch unzureichend. Typische Strömungscharakteristika dieser Bereiche sind: abgelöste Strömung, instationäre Strömungsphänomene, Wechselwirkungen mit ablösungsbedingten Strömungsphänomenen, z.B. Stoß-Grenzschicht-Wechselwirkung und laminar-turbulente Transition und deren Wechselwirkung mit der Ablösung. Deshalb ist es notwendig, die Leistungsfähigkeit des TAU-Codes im Bereich der physikalischen Modellierung entscheidend zu verbessern und auszubauen, z.B. durch die Optimierung und Kombination von Modellen, durch die Berücksichtigung verschiedener Szenarien und Anwendungsspektren und durch die Bereitstellung eines Best Practice Guide für die Anwendung der unterschiedlichen Modelle und Modellierungsansätze.

Die Ziele von RETTINA sind die folgenden: Bereitstellung von T&T-Modellierungsfähigkeiten im TAU-Code für CFD-Anwendungen an den Grenzen der Flugenveloppe und im Off-Design; Bündelung der T&T-Aktivitäten, Ausnutzung von Synergieeffekten, Aufbau und Verbreitung projektübergreifenden Know Hows; Verhinderung falscher Entscheidungen des Code-Nutzers bei der Nutzung der T&T-Modelle, speziell für deren Anwendung an den Grenzen der Flugenveloppe und im Off-Design; Erarbeitung und Bereitstellung eines T&T Best Practice Guide; deutliche Reduktion der vom Nutzer induzierten Vorhersageunsicherheiten.

RETTINA ist ein Gemeinschaftsprojekt zwischen AS (13.5 PJ) und dem Institut für Aeroelastik (AE, 3.5 PJ), ist verknüpft mit den DLR-Projekten IMPULSE (AS), UCAV-2010 (AS), SIMCOS (AS), iGREEN (AE), APT (AS) und mit einem Forschungsthema der Bereiches Raumfahrt und hat Verbindungen zum DLR-Projekt SHANEL (AS), dem deutschen Forschungsverbundvorhaben MUNA und drei nationalen und internationalen Kooperationen.

Die geplanten Arbeiten stellen Schritte in Richtung der virtuellen Flugerprobung, deren Umsetzung in der DLR-Vision Digital-X definiert wurde, und hin zu einem intelligenten Simulationssystem dar.


Kontakt
Dr.-Ing. Andreas Krumbein
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
, C²A²S²E Center for Computer Applications in AeroSpace Science and Engineering
Tel: +49 551 709-2557

Fax: +49 551 709-2416

E-Mail: Andreas.Krumbein@dlr.de
URL dieses Artikels
http://www.dlr.de/as/desktopdefault.aspx/tabid-4137/6616_read-9569/