A02: Simulation der Strömungsverluste von Flugzeugen

Disziplin Aerodynamik

Das Projekt A02 trägt eine umfassende Bewertungsmethode und die entsprechenden praktischen Werkzeuge zu SynTrac bei, die die Berechnung von Strömungsverlusten bei Flugzeugen und mögliche Energieeinsparungen durch die Integration von Antrieben ermöglichen. Projekt A02 wird eine methodische Erweiterung für die Bewertung aller Arten von Strömungsverlusten bereitstellen. Dabei wird das gesamte Strömungssystem mit Methoden analysiert, die auf einer erweiterten Leistungsbilanz und der Anwendung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik basieren. Dies ermöglicht auch eine detaillierte Analyse der Zusammensetzung der Entropieproduktion und der Verluste. Die erweiterte Leistungsbilanz wird mit Hilfe von Daten aus den Experimenten im Projekt A01 validiert.

Motivation

Bedarf an einer umfassenden Bewertungsmethode und entsprechenden praktischen Werkzeugen zur Berechnung der Strömungsverluste an Flugzeugen und zur Quantifizierung möglicher Energieeinsparungen durch die Integration von Antrieben:

  • Strömungsverluste durch Entropieproduktion
  • Schuberzeugung und Wärmeabfuhr
  • Einheitliche Methodik erforderlich
  • Best Practice in der Anwendung erforderlich

Ziel

Einheitliche Methodik für die Berechnung von Strömungsverlusten, die sich aus der Dissipation mechanischer Leistungen der Strömung und der Wärmeabfuhr ergeben:

  • Einführung einer einheitlichen Nomenklatur für Strömungsverluste
  • Abdeckung der relevanten Strömungsprozesse
  • Umwandlung von mechanischen Strömungsleistungen
  • Wärmeabfuhr
  • Validierung der Methodik mit relevanten experimentellen Strömungsdaten
  • Bereitstellung praktischer Werkzeuge zur Identifizierung von Verlusten

Lösungsansatz

Das Projekt konzentriert sich darauf, das Power-Balance-Konzept für Strömungen mit Wärmeübertragung zu erweitern, mit dem Ziel, einen einheitlichen Satz von Gleichungen und Nomenklatur zu entwickeln. Gemeinsame Anstrengungen von A01, A02 und C03 stellen sicher, dass die Versuchsaufbauten zur Robustheit verifiziert werden. Unter Verwendung experimenteller Strömungsdaten von A01 werden Vorhersagen des Power Saving Coefficients validiert, und es werden Werkzeuge zur Identifizierung mechanischer Strömungsverluste und bewährter Verfahren entwickelt. Numerische Untersuchungen konzentrieren sich auf Verfahren zur Wärmeübertragungsintensivierung, insbesondere durch Simulationen von mikrostrukturierten Oberflächen und die Erstellung von Ordnungsreduzierten Modellen (ROMs) für weitere Anwendungen. Die Verlustanalyse basierend auf dem Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik nutzt Exergie zur Bewertung und Sensitivitätsanalyse, um die Potenziale für den Wärmeübergang im Nebenstrom des Triebwerks zu bewerten, was zur Entwicklung von Werkzeugen zur Neuberechnung der Entropietransportgleichungen und Ableitung optimaler Ansätze führt. Simulationen zielen darauf ab, Leistungspotenziale verzerrungstoleranter Fans zu identifizieren.

Rolle in SynTrac

  • Vorhersage des Power Saving Coefficient (PSC), der mit Daten aus A01 validiert wird
  • Einheitliche Methode zur Verlustanalyse, die in A03, B01, B04 und C03 verwendet wird
  • Wärmeübertragungsintensivierung für B01 und C01
  • Abschluss der Airline-Definition des Referenz-Windkanalmodells von A01

An "A02: Simulation der Strömungsverluste von Flugzeugen" beteiligte Personen