Berechnung der Umströmung von Mehrblattrotoren im schnellen Vorwärtsflug mit einer schwachen Fluid-Struktur-Kopplung

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Berechnung der Umströmung von Mehrblattrotoren im schnellen Vorwärtsflug mit einer schwachen Fluid-Struktur-Kopplung

Pahlke, K. / Wall, B. van der

Eine Kopplungsprozedur für eine schwache Kopplung des DLR Rotorsimulationscodes S4 und des Euler/Navier-Stokes-Lösers FLOWer wird vorgestellt. Die Methode erlaubt es, getrimmte CFD-Lösungen für Hubschrauberhauptrotoren im schnellen Vorwärtsflug unter Berücksichtigung elastischer Blattdeformationen und Reibungseffekte zu berechnen. Es werden Ergebnisse für den 7A- und den 7AD-Rotor dargestellt. Für beide Rotoren wurden Berechnungen für ein isoliertes Rotorblatt durchgeführt, wobei der gesamte 4-blättrige Rotor nur im Fall des 7A-Rotors mittels der Chimärentechnik berechnet wurde. Das unter der Annahme einer reibungsfreien Strömung (Euler-Lösung) berechnete lokale Nickmoment zeigt große Abweichungen im Vergleich zu den experimentellen Daten, während die reibungsbehaftete Rechnung (Navier-Stokes-Lösung) in wesentlich besserer Übereinstimmung mit den gemessenen Daten ist. Die schwache Fluid-Struktur-Kopplung verbesserte die Lösung erheblich im Vergleich zu einer ungekoppelten CFD-Lösung. Die Unterschiede zwischen dem 7A- und dem 7AD-Rotor in Bezug auf die notwendige Antriebsleistung werden trendmäßig richtig, absolut aber nur mit mäßiger Genauigkeit erfasst.