Dreidimensionale Untersuchungen

Untersuchungen der zweidimensionalen Geometrie mit einer dreidimensionalen Simulation ergeben, dass die Strömung im wesentlichen zweidimensional ist. Zwar sind in den Isoflächendarstellungen der Momentanwerte von $\lambda_2$ in Abbildung leichte 3D-Effekt, insbesondere im nahen Nachlauf der Profiloberseite, auszumachen, im wesentlichen ist jedoch das Abschwimmen von nahezu zweidimensionalen Rollen im Nachlauf zu erkennen. Sowohl der mittlere Auftrieb als auch die Dynamik unterscheiden sich kaum von der zweidimensionalen Lösung. Der Verlauf des Auftriebsbeiwerts zeigt in seinem Spektrum die typischen Eigenschaften einer URANS-Simulation mit einem großen Abstand in der Intensität zwischen den Frequenzspitzen und dem Rauschen (Abb. ). Im Vergleich zur zweidimensionalen Betrachtung tritt jedoch eine weitere Spitze bei geringen Frequenzen auf, die durch die dreidimensionale Dynamik des Wirbelaufrollens entsteht. Die hochauflösenden DES-Untersuchungen werden zur Zeit durchgeführt. Als Voruntersuchung können dazu die Ergebnisse einer zweidimensionalen DES betrachtet werden. Mit ihrer Hilfe kann bereits geprüft werden, in welchen Bereichen das Verfahren in den URANS- bzw. LES-Modus wechselt. Wie erwartet geschieht das vor allem im Nachlauf des Gurney-Flaps. Der qualitative Verlauf des Auftriebs bei der zweidimensionalen DES unterscheidet sich durch die Auflösung der turbulenten Fluktuationen deutlich von den URANS-Ergebnissen. Im Spektrum ist hier das turbulente Rauschen zu erkennen (Abb. ).

Abbildung: Darstellung von Strömungsstrukturen durch Isoflächen von $\lambda_2$ im Nachlauf, links: eines zweidimensionalen Gurney-Flaps; rechts: eines Gurney-Flaps mit Schlitz.

Abbildung: links: Frequenzspektrum des Auftriebsbeiwerts im Vergleich von 2D-URANS, 2D-DES und 3D-URANS beim HQ17-Profil mit Gurney-Flap ($h/c=0.1\%$); rechts: typische Größe der ablösenden Wirbel .