Numerical simulation of the interaction of wingtip vortices and engine jets in the near field

Fares, Ehab Mahmoud Aziz Mohamed; Schröder, Wolfgang

doi:HT013547555

Numerical simulation of the interaction of wingtip vortices and engine jets in the near field

Fares, Ehab Mahmoud Aziz Mohamed (Author)

2002

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Ehab Mahmoud Aziz Mohamed Fares

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2002

UmfangX, 132 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2002

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Schröder, Wolfgang (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2002-11-18

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-4633
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/57171/files/02_203.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Maschinenwesen (400000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Ingenieurwissenschaften (frei) ; numerische Simulation (frei) ; Wirbel (frei) ; Turbulenz (frei) ; Nacahlauf (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Der nahe Nachlauf eines Rechteckflügel-/Triebwerkskonfiguration wird mit Hilfe von numerischen Simulationen untersucht. Die Analyse konzentriert sich auf die Interaktion des Triebwerksstrahls mit dem Randwirbel im Nahfeld. Die numerischen Methoden wie Diskretisierungen, Beschleunigungstechniken und Randbedingungen werden ausführlich diskutiert. Ein neues Ein-Gleichungs-Turbulenzmodell, das genauere Ergebnisse als existierende Ein-Gleichungs-Turbulenzmodelle insbesondere für die im Nachlauf vorhandenen Scherschicht- und Wirbelströmungen liefert, wird abgeleitet. Mehrere grundlegende Strömungen werden numerisch simuliert und mit experimentellen Daten verglichen, um die neu entwickelten Methoden zu validieren und die allgemeine Qualität der numerischen Ergebnisse sicherzustellen. Die Dissertation analysiert die Interaktion zwischen dem Randwirbel und dem Triebwerksstrahl im nahen Nachlauf. Physikalische Aspekte des Einflusses des Triebwerks-strahles auf die Randwirbelbildung und Entwicklung bei unterschiedlichen Triebwerks-strahlgeschwindigkeiten und Triebwerkspositionen sind dokumentiert und anhand von qualitativen und quantitativen Analysen der Nachlaufströmung diskutiert.

The near wake of a rectangular wing/engine configuration is investigated using numerical simulations. The analysis focuses on the interaction of the engine jet and the wingtip vortex in the near wake. Numerical issues such as discretizations, acceleration techniques and boundary conditions are discussed in detail. A new one-equation turbulence model is derived, which gives more accurate results than other one-equation turbulence models especially for free shear and vortical flows that are essential in the wake flow problem. Several fundamental flows are simulated numerically and the findings are compared with experimental data to validate the newly developed methods and to ensure the general quality of the numerical results. The thesis analyzes the interaction between the wingtip vortex and the engine jet in the near wake. Physical aspects of the influence of the engine jet on the formation and development of the wingtip vortex at varying thrust and engine positions are documented and discussed on the basis of qualitative and quantitative analyses of the wake flow.

Fulltext:
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