FREQUENZ TP 1, A-D Statusseminar 2005

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1 FREQUENZ Statusseminar vorgetragen von B. Gölling EGAG Ausgearbeitet von M. Sutcliffe, R. Emunds, B. Gölling, M. Fischer, H. Bieler EGAG FREQUENZ TP 1, A-D Statusseminar 2005 FREQUENZ Statusseminar, Berlin, HFI, 17./ , B. Gölling; EGAG

2 Übersicht Fortschrittsbericht - Review oentwurfsarbeiten zu ausgewählten Hochauftriebstestfällen geeignet für Validierung von Akustikverfahren: Fortführung und Abschluss der CFD (RANS) Studien zur Festlegung der Referenzgeometrien für AWB Test. ocaa Studien zum Einfluss von Anstellwinkel und Mach-und Reynoldszahl auf Vorflügel Lärm mit Hilfe der Wirbelimpfmethode. odurchführung von RANS Studien zum Entwurf eines sogenannten slat cove fillers (Balg auf der Vorflügel Rückseite) als Lärm-Minderungsmaßnahme. Diskussion mit Partnern und Festlegung der Kontur für AWB Test. onutzung des DLR Codes PIANO für den Aufbau einer CFD-CAA- Prozesskette. oanwendung des DLR Codes PIANO auf Fälle geringer Komplexität FREQUENZ Statusseminar, Berlin, HFI, 17./ , B. Gölling; EGAG Seite 2

3 Status quo TP1 A-D, AP 5410 EA EA Spezifikation Geometrien Vorflügel Untersuchung des Vorflügellärms (2D-Profil, experimentell und theoretisch) durch Separation der Lärmquellen; Referenzprofil und klappenloses FREQUENZ-Profil; Ma=0,2; Re=8,8 Mio. In beiden Fällen gleiche Umströmung desvorflügels und der Nase des Hauptflügels Balg Design im Slat Cove für klappenloses FREQUENZ-Profil; Ma=0,2; Re=8,8 Mio: FREQUENZ Statusseminar, Berlin, HFI, 17./ , B. Gölling; EGAG Seite 3

4 AP 5410 Slat Noise mit Link zu AP 5520 Weitere, alternative Konzepte Fairing concept Panel concepts Fin concept Weitere, alternative Konzepte mit geringerem Eingriff in die Vorflügelrückseitenströmung sind zusätzliche steife oder adaptive Klappen/Paneele und Rippen in der Rückseite des Vorflügels. FREQUENZ Statusseminar, Berlin, HFI, 17./ , B. Gölling; EGAG Seite 4

5 Status quo TP1 A-D, AP 5410 EA EA Aeroakustische Störungssimulationen Aeroakustische Störungsrechnung im DLR PIANO-Code realisiert und als CAA-Werkzeug realisiert und erfolgreich abgeschlossen. Anwendung des DLR PIANO-Codes auf Konfigurationen geringer Komplexität. Untersuchungen an dem Slat-Hauptflügel Profilschnitt hinsichtlich des Einflusses der Mach-Zahl, der Reynolds-Zahl und des Zuströmwinkels durchgeführt (Eingang von RANS Rechnungen) Nutzung der Methode des Wirbelimpfens, um die Effekte der obigen Größen auf den abgestrahlten Lärm zu ermitteln. FREQUENZ Statusseminar, Berlin, HFI, 17./ , B. Gölling; EGAG Seite 5

6 EA Aeroakustische Simulationen Vorflügel Wirbelimpfverfahren Aufgabe: Aeroakustische Simulation um klappenloses FREQUENZ-Profil Eingeimpfter Wirbel in die Strömung (Wirbelstärke) p' sin(θ) [Pa] Ausbreitung (Schalldruck) RMS Directivity, Ma=0.15, als α=12 Funktion von Re 3,00 Re=0.6Mio 2,00 Re=0.8Mio Re=1.0Mio 1,00 Re=3.0Mio Re=8.79Mio 0,00 θ=-18 Re=10.0Mio -1,00-2,00-3,00 t=0 Ma=0,15, -6,00 α=12 CAA-Verfahren PIANO Schalldruck als Antwort auf die Wirbelimpfung (Schalldruck) -4,00-5,00-3,00-2,00-1,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 p' cos(θ) [Pa] t=t 1 t=t 2 >t 1 FREQUENZ Statusseminar, Berlin, HFI, 17./ , B. Gölling; EGAG Seite 6

7 EA CAA Ergebnisse Ma-Variation für Landebedingungen Lärmabstrahlcharakteristik mit der Hauptachse bei minus 18 Grad. Zugehörige spektrale Lärmpegelverteilungen zeigen ein Anwachsen des Lärmpegels bei höheren Frequenzen mit zunehmender Mach-Zahl. FREQUENZ Statusseminar, Berlin, HFI, 17./ , B. Gölling; EGAG Seite 7

8 EA CAA Ergebnisse Ma-Variation für Landebedingungen log(p_rms) 0,88 0,86 0,84 0,82 0,80 0,78 0,76 0,74 0,72 0,70 0,68 0,66 0,64 0,62 0,60 0,58 0,56 0,54-0,95-0,90-0,85-0,80-0,75-0,70-0,65-0,60 log(ma) Mit Hilfe des einfachen Wirbelimpfens konnte ein Skalierungsgesetz für den Schalldruck entsprechend log(prms)=log(man) bestimmt werden mit N=4,24. Dieser Exponent ist in sehr guter Übereinstimmung mit den Ergebnissen für Hinterkantenlärm eines Joukowski-Profils (N=4.0) als auch mit dem experimentellen Ergebnis N=4,5 für ein Hochauftriebs-Profil. FREQUENZ Statusseminar, Berlin, HFI, 17./ , B. Gölling; EGAG Seite 8

9 AP 5410 Slat Noise: CFD-CAA Prozess Ref.-Vorflügel & Variationen AD LUFO III Verbundvorhaben ERSTFLUG Teilprojekt 1 - Technische Lärmprobleme Slat Noise (Lärmproblem a1) RANS AD LES AIA NLDE DLR (+ AD) APE AIA LEE/FWH EADS Ergebnis alle Bewertung Minderung AD Bewertung Verfahren AD Quellmechanismus alle Minderungskonzepte DLR, AD Problemdefinition Simulation Nutzung RANS: LES: DES: (N)LDE: LEE: APE: FWH: Kirchh: FREQUENZ Statusseminar, Berlin, HFI, 17./ , B. Gölling; EGAG Seite 9 Anwend. TP3 Toolbox für Indust. Reynolds Averaged Navier-Stokes Gleichungen Large Eddy Simulation Detached Eddy Simulation (Non)Linear Disturbance Equations Linearised Euler Equations Acoustic Perturbation Equations Ffowcs-Williams Hawkings Integral Kirchhoff Integral

10 Status quo TP1 A-D, AP 5420 mit Link zu AP 5520 EA und EA Spezifikation Geometrien und RANS- Simulationen der Mini-TED Varianten (in Kooperation mit IAG) Clean-Geometrie vorgegeben; Design TED-Geometrie mit/durch IAG Durchführung von RANS Rechnungen mit clean und TED-Konfiguration in Abstimmung mit Parametersätze für die Akustik Messkampagne im AWB des DLR. Endgültige Bestimmung des 2D-Designs (typische Landeanflugkonfiguration) Vermeidung von Lärmeffekten durch unerwünschte Ablösungen bei den zu wählenden Anstellwinkeln im AWB Durchführung der RANS-Rechnungen mit Mini-TED Geometrie durch IAG Stuttgart FREQUENZ Statusseminar, Berlin, HFI, 17./ , B. Gölling; EGAG Seite 10

11 AP 5420 MiniTED: CFD-CAA Prozess LUFO III Verbundvorhaben ERSTFLUG Teilprojekt 1 - Technische Lärmprobleme MiniTEDs (Lärmproblem a2) Ref.-TED & Variationen AD RANS AD DES IAG NLDE DLR (+ AD) Kirchh. IAG LEE/FWH EADS Ergebnis alle Problemdefinition Simulation Nutzung RANS: LES: DES: (N)LDE: LEE: APE: FWH: Kirchh: Bewertung Verfahren AD Quellmechanismus alle FREQUENZ Statusseminar, Berlin, HFI, 17./ , B. Gölling; EGAG Seite 11 Toolbox für Indust. Reynolds Averaged Navier-Stokes Gleichungen Large Eddy Simulation Detached Eddy Simulation (Non)Linear Disturbance Equations Linearised Euler Equations Acoustic Perturbation Equations Ffowcs-Williams Hawkings Integral Kirchhoff Integral

12 Ausblick, Weitere Arbeiten A-D, TP1 Vergleich der experimentellen Ergebnisse aus dem AWB Windkanalversuch mit numerischen Ergebnissen; Bereitstellung von ggf. weiteren RANS Rechnungen als Basis für aeroakustische Rechnungen (z.b. für DLR, IAG) Bewertung der Ergebnisse aus dem Vergleich der aeroakustischen experimentellen Daten und numerischen Rechnungen Weiterentwicklung der Schnittstelle CFD-CAA-Rechnungen Weitere Spezifizierung der Anforderungen an die Umsetzung der CFD-CAA-Prozesskette für die industrienahe Anwendung FREQUENZ Statusseminar, Berlin, HFI, 17./ , B. Gölling; EGAG Seite 12

13 Ausblick und weitere Aufgaben Weitere Umsetzung der Schnittstelle zwischen Experiment und CAA- Rechnungen zwecks: Vergleich der experimentellen Datensätze mit numerischen Rechnungen: => RANS + NLDE (A-D, DLR) => LES + APE (RWTH Aachen) => LES + LEE/FWH (RWTH Aachen, EADS-CRC) => DES + Kichhoff (IAG Stuttgart) => DES + LEE/FWH (IAG, EADS-CRC) Auswahl der Parametersätze für eine Evaluierung der experimentellen und numerischen Daten und Validierung der numerischen Verfahren Weitere Spezifizierung für die Umsetzung eines CFD-CAA-Prozesses für die industrienahe Anwendung FREQUENZ Statusseminar, Berlin, HFI, 17./ , B. Gölling; EGAG Seite 13

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