CFD-Simulation von Vortex-Generatoren mit Ansys CFX und dem Transition Modell

Inspiriert von der Firma Valeria Dedalo in Gradara, die Vortex-Generatoren für Ultraleicht-Flugzeuge herstellt, wurden am Institut für Computational Engineering im Rahmen einer Diplomarbeit Simulation mit Ansys CFX durchgeführt. Dabei wurde das Gamma-Theta-Transition Modell in CFX untersucht. Der Aufwand für die Vernetzung sehr gross, aber die Wirkung der Vortex-Generatoren konnte mit den Simulationen bestätigt werden.

Keywords: Vortex-Generator, Stall, Strömungsabriss, Gamma-Theta-Transition-Modell, Ansys CFX

Vortex-Generatoren werden an der Oberseite von Tragflächen montiert. Sie sorgen für kleine Wirbel in der Nähe der Flügeloberfläche. Dadurch wird Impuls von den schnelleren Strömungsbereichen in die Randschicht transportiert. Dadurch wird die Strömung in der Randschicht beschleunigt und das Abreissen der Strömung wird verzögert. In der Praxis hat dies zu Folge, dass das Flugzeug mit höheren Anstellwinkeln und damit langsamer fliegen kann. So werden die Landeeigenschaften positiv beeinflusst. Für die Wirkungsweise sind die Gestalt und die Positionen der Vortex-Generatoren von grosser Bedeutung.

In diesem Projekt wurden Ansys CFX für die Simulation der Strömung um Vortex-Generatoren getestet. Eingesetzt wurde das Gamma-Theta-Transition-Modell. Es ermöglicht die Simulation des Übergangs von laminarer zu turbulenter Strömung. Das Modell war in der Lage, die Wirkung der Vortex-Generatoren nachzuweisen. In weiteren Arbeiten soll die oprimale Positionierung der Vortex-Generatoren untersucht werden.

Referenzen:

[1] Langtry, R.B., Menter, F.R. (2009) Correlation-Based Transition Modeling for Unstructured Parallelized Computational Fluid Dynamics Codes, AIAA Journal, Vol. 47, No. 12 (2009), 2894-2906

[2] Langtry, R., Menter, F.R., Völker, S. (2006) Transition Modelling für general Purpose CFD Codes, Flow Turbulence Combust 77 (2006), 277-303