Analysis of blade vortex interaction using CFD methods

Abstract

[ES] Este proyecto se centrará en la simulación del flujo a través de un rotor analizando el comportamiento de dicho flujo y de la interacción vórtice pala para entender la naturaleza de dichos flujos y las causas por las que se generan el sonido en un rotor, a la vez nos familiarizaremos con todos los parámetros necesarios para proceder con una simulación de CFD (Computational Fluid Dynamics) así como del uso e impacto de dichos parámetros a lo largo de la simulación. La campaña experimental HART II, con el mismo propósito que esta tesis servirá como punto de partida, aportando el rotor a simular, un modelo del rotor Bo105 con un escalado del 40%.

La geometría y el mallado de dicho rotor se llevaran a cabo usando el software comercial ANSYS ICEM-CFD el cual permite la creación de mallas multibloque compatibles con el código CFD a usar. Las simulaciones se llevaran a cabo con el código CFD ROSITA, desarrollando mediante la colaboración del Politecnico di Milano y la compañía Augusta Westland, el cual resuelve las ecuaciones de descripción del flujo usando un método RANS y con el modelo de turbulencia Spalart-Allmaras. La técnica Chimera implementada en dicho código se encargará de las interacciones y el tránsito de información entre las diferentes mallas presentes, la malla correspondiente a las palas del rotor y la malla externa. Finalmente los resultados se visualizarán usando el software comercial Tecplot 360.

[EN] This thesis will be centered in the simulation of rotorcraft flows trying to analyse flow behaviour and blade vortex interaction in order to understand the nature of such flows and the causes of noise generation while getting familiar with all the parameters involved in a Computational Fluid Dynamics (CFD) code and its use and impact on the simulations. The experimental campaign HART II with the same stated purpose will serve as a starting point providing the rotor to be simulated, a 40% Mach scaled Bo105 model rotor.

Geometry creation and meshing of the fluid domain will be done using the comercial engineering software ANSYS ICEM-CFD which allows for the creation of multi-block grids compatible with the CFD code used. Computations will be carried out by the CFD code ROSITA (ROtorcraft Software ITAly) a code developed by a colaboration between Politecnico di Milano and Augusta Westland company which will solve the Reynolds Averaged Navier-Stokes equations together with the one-equation Spalart Allmaras turbulence model. The Chimera technique also implemented in the ROSITA code will deal with the interactions and transfer of information between the different overlapping multi-block grids corresponding to the grids of each single blade together with the background grid enclosing the rotor. Finally visualization of flow field results will be carried out by using the comercial visualization and analysis software Tecplot 360.