UHURA - Unsteady High-Lift Aerodynamics - Unsteady RANS Validation
Obiettivo
Il progetto UHURA è nato con lo scopo di studiare il comportamento aeroelastico di dispositivi di ipersostentazione da bordo d'attacco dell'ala. Particolare attenzione è stata rivolta al sistema di “high-lift" noto col nome di Kreuger-flap il cui utilizzo è particolarmente indicato per le tecnologie basate su ali laminari “Natural-Laminar-Wing (NLF). Infatti, l'utilizzo del Krueger-flap ha un duplice scopo: ipersostentazione e protezione della superficie alare da sporcizia ed insetti a bassa quota. Questi ultimi possono degradare le proprietà di flusso laminare con conseguente aumento di resistenza aerodinamica e consumo di carburante.
Trattandosi di un sistema complesso, composto da diverse superfici aerodinamiche, si è reso necessario uno studio approfondito del comportamento aeroelastico di questo dispositivo. In particolare, il progetto UHURA ha investigato diversi aspetti tra cui la stima dei carichi aerodinamici e strutturali durante la fase di apertura e chiusura del dispositivo. Questo per evitare eventuali rischi di cedimenti strutturali e perdite eccessive di carico portante.
La metodologia seguita durante il progetto consiste in campagne di analisi numeriche con metodi di simulazione avanzati e misure sperimentali in galleria del vento su modelli in scala ridotta. Tra i metodi numerici adatti ad analisi di tipo industriali si è scelto di utilizzare quelli basati su equazioni RANS (Reynolds-Averaged-Navier-Stokes) instazionarie bidimensionali e tridimensionali in domini strutturati multiblocco o non-strutturati. Si sono esplorate anche tecniche Chimera e “Immersed Boundaries" su griglie Cartesiani localmente rifinite. Inoltre si è dato spazio ad anche attività con metodi più sofisticati basati su tecniche ibride RANS-LES (Large Eddy Simulation) e tecniche di discretizzazione del dominio computazionale basate su “remeshing" locale ed automatizzato. Parte delle attività riguardano lo studio delle deformazioni aeroelastiche durante le fasi dinamiche di apertura e chiusura del Krueger-flap attraverso tecniche di simulazione delle interazioni fluido-struttura (Fluid Structure Interaction - FSI).
Le prove sperimentali prevedono il montaggio del Krueger-flap su modelli di ala pre-esistenti e basati sul disegno del profilo alare DLR-F15. Il primo modello è un'ala dritta in scala 1:6 e ed è oggetto di una campagna di prove nella galleria ONERA-L1 a Lille per creare un database di misure bidimensionali. Lo stesso modello verrà montato con un angolo di freccia nella galleria DNW-NWB in Braunschweig per analizzare gli effetti tridimensionali. Infine un modello differente DLR-F15LS in scala 1:3 sarà studiato nel “Large Low-Speed Facility" (DNW-LLF) a Marknesse con l'obiettivo di riprodurre glie effetti dell'attuatore con un cinematismo di grandezza comparabile a quello che sarebbe montato su di un velivolo in scala reale.
Attività nel progetto CIRA
Le attività di competenza CIRA sono relative al disegno aerodinamico e alla simulazione fluidodinamica del Krueger-flap. In una prima fase del Progetto si è lavorato al design aerodinamico e funzionale del dispositivo da parte del laboratorio di Analisi e Progettazione Multidisciplinare. La seconda fase delle attività ha riguardato simulazione numerica bidimensionale e tridimensionale del flusso viscoso e instazionario dovuto all'apertura e chiusura del Krueger-Flap da parte del laboratorio di Fluidodinamica Computazionale. Oltre ai tests fluidodinamici di apertura e chiusura del corpo rigido si è sviluppata, in collaborazione con IBK Innovation GmbH, una metodologia di accoppiamento fluido-struttura per analisi aeroelastiche con tecniche CFD ai contorni immersi e FEM strutturali.
Programma
EU-H2020, INEA Agency
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data inizio:
mercoledì 2 gennaio 2019
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durata:
48.0000000000000
mercoledì 18 maggio 2022
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mercoledì 18 maggio 2022
UHURA
Fluid Mechanics
Scopo del progetto è studiare il comportamento aeroelastico di dispositivi di ipersostentazione da bordo d'attacco dell'ala. Particolare attenzione è stata rivolta al sistema di “high-lift" noto col nome di Kreuger-flap il cui utilizzo è particolarmente indicato per le tecnologie basate su ali laminari.
Scientific computing systems
