Lehrstuhl Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe ...

Den Anstellwinkel α stellen wir über die angepaßte Anströmrichtung der Hauptströmung ein,
d.h. die Anströmgeschwindigkeit wird entsprechend der Winkelbeziehung in x- und y-Anteile
zerlegt und diese als externe Randbedingung definiert. Der Anstellwinkel α ist gleich
Abströmwinkel α.
3.3.1.2 Rechennetz und Turbulenzmodell
Der physikalische Rechenraum diskretisieren wir mit einem O-Netz um die ebene Platte und
257x65x2 Netzpunkten. Die Gesamtnetzpunktzahl beträgt 33410 Netzpunkte.
Wir verwenden das Baldwin-Lomax-Modell als Turbulenzmodell, da Bischoff [9] im freien
Strömungsfeld des Göttinger Umlaufwindkanals einen Turbulenzgrad Tu von nur 0,3%
festgestellt hat, und wir somit den Turbulenzgrad Tu in der externen Randbedingung nicht
berücksichtigen. Bedingung für gute Ergebnisse mit dem Baldwin-Lomax-Modell ist eine
genügend hohe Auflösung der Grenzschicht mit dem normierten Wandabstand der ersten
Netzzelle y + von 5. Im übrigen gelten bezogen auf den Göttinger Umluftwindkanal die
gleichen Feststellungen wie im Kapitel 3.3.1.2.
Wie bereits beschrieben reicht das Strömungsfeld um einen festen Körper bis ins Unendliche.
Die Strömung bzw. deren Inhomogenitäten, die durch den Körper verursacht werden, klingen
im Unendlichen ab. Somit muß der äußere Rand mit der externen Randbedingung
entsprechend entfernt von den induzierten Strömungsinhomenitäten sein.
3.3.1.3 Rechnung
Die Berechnung findet auf der O2 Workstation von SGI statt. Wir berechnen das
Strömungsfeld im full multi grid Modus auf drei Diskretisierungsnetzen. Die Strömung wird
kompressibel berechnet, da in FINE/TURBO V3.0 für freie Strömungen noch kein
Algorithmus für die inkompressible Strömungen implementiert ist. Wir müssen also unnötig
lange Konvergenzzeiten sowie unter Umständen eine niedrigere Qualität der Ergebnisse in
Kauf nehmen. Wir erhalten jedoch aufgrund der niedrigen Gesamtnetzpunktzahl bereits nach
6 h ausreichend konvergierte Ergebnisse.
3.3.1.4 Ergebnisse
In den Abb. 3.41 bis Abb. 3.81 sind die Ergebnisse der Berechnungen mit Variationen der
Anströmrichtung und somit des Anstellwinkels α aufgeführt. Für die Interpretation der
Ergebnisse soll die Darstellung der Vektoren des Geschwindigkeitsfeldes und der Stromlinien
ausreichend sein. Mit der Verwendung der Stromlinien lassen sich sehr gut die Zonen mit
Ablösung dedektieren. Neben den Geschwindigkeitsfeldern sind die Verteilungen des
statischen Drucks p entlang der Plattenlauflänge x angegeben. Mit größerem Anstellwinkel
steigt das Druckgefälle von der Plattenoberseite (Saugseite) zur Plattenunterseite
(Druckseite). Genügend große Zonen mit Ablösung erkennen wir an lokalen Druckmaxima
auf der Saugseite.
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