Theoretische Untersuchungen der stationären Rotorblattumströmung mit Hilfe eines Euler-Verfahrens

Abstract

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines numerischen Verfahrens zur Berechnung der aerodynamischen Umströmung eines Hubschrauberrotorblattes auf der Basis der Eulerschen Bewegungsgleichungen. Besonderes Merkmal des Verfahrens ist die Tatsache, daß der von dem betrachteten Blatt generierte Nachlauf, der einen entscheidenden Einfluß auf die Strömungsverhältnisse vor dem nachfolgenden Blatt hat (Blatt-Nachlauf-lnterferenz), nicht durch ein Wirbelmodell vorgegeben, sondern als Teil der Lösung berechnet wird ("Wake-Capturing"). Bei dem verwendeten impliziten Lösungsalgorithmus handelt es sich um eine Finite-Volumen-Methode unter Verwendung eines Upwind-Schemas höherer Ordnung. Der Lösungsweg basiert auf der Charakteristikenmethode für hyperbolische Gleichungssysteme. Im Ergebnisteil der Arbeit werden die Resultate einer Reihe von Berechnungen für einen zweiblättrigen Modellrotor dargestellt und mit experimentellen Meßdaten sowie mit Ergebnissen anderer theoretischer Methoden verglichen. Daneben liegt ein Schwerpunkt der Arbeit auf der Darstellung des berechneten Nachlaufes in verschiedenen Referenzebenen zwischen den Rotorblättern sowie auf der Wiedergabe seiner zeitlichen Entwicklung (Anfahrvorgang).