Zur Illustration unseres Kompetenzfeldes Strömungswissenschaften finden Sie im Folgenden eine kurze Beschreibung eines Projektes, das zur Zeit auf dem HLRN-Supercomputer läuft. Die Liste aller zurzeit laufenden HLRN-Großprojekte enthält Links zu weiteren Projektbeschreibungen.
Die Vorhersage des Maximalauftriebs eines Tragflügels ist eine wichtige Aufgabe im industriellen aerodynamischen Entwurf. Heutige Tragflügel von Verkehrsflugzeugen haben einen Vorflügel und eine Hinterkantenklappe. Da im Bereich der Flügelvorderkante auch das Bypass-Triebwerk angeordnet wird, muss der Vorflügel am Triebwerk unterbrochen werden. Der Ausschnitt des Vorflügels erzeugt im Allgemeinen einen Verlust im erreichbaren Auftriebsbeiwert des Tragflügels. Dieser Verlust kann aber durch die gezielte Erzeugung von Längswirbeln vermindert werden. Dafür werden Längswirbelerzeuger an den Triebwerksgondeln eingesetzt, um im Langsamflug eine vorzeitige Ablösung der hoch belasteten Tragflügelgrenzschicht zu verhindern. Diese wurden bisher mittels Windkanalversuchen ausgelegt. Für zukünftige Verbesserungen des Entwicklungsprozesses von Flugzeugen sind grundlegende Erkenntnisse zur Wirkungsweise und der numerischen Simulation der Längswirbel notwendig.
Dafür wird im einem DFG-Projekt der TU Braunschweig die Simulationsmethodik eines Längswirbels, der die Charakteristik der beabsichtigten Anwendungen aufweist, umfassend untersucht. Durch den Vergleich von dezidierten Windkanaldaten mit numerischen Simulationen unterschiedlicher Eindringtiefe und detaillierte Strömungsanalysen lassen sich neue Erkenntnisse zur Dynamik des Wirbelverhaltens, der Wirbelstärke, der Turbulenz des Wirbels und seiner Wechselwirkungen mit einem Tragflügel gewinnen und zu einer Best Practice der Wirbelsimulation kondensieren. Es zeigt sich bisher, dass hybride, turbulenzauflösende Simulationen sowie je nach den Anforderungen auch Reynolds-Spannungs-Modelle der Turbulenz in der Lage sind, das komplexe Strömungsverhalten wiederzugeben.
