CFD Analysis of the laminar-turbulent transition on a sailplane wing

Abstract

[EN] For the safe operation of a sailplane up to the certified maximum speed, the freedom from flutter must be ensured, i.e. no undamped vibrations can occur. The flutter analysis procedure involves obtaining the modal data by computational or experimental means and coupling it with an aerodynamic model to form an aeroelastic model. The state of the art for modelling the unsteady aerodynamic forces is the use of potential-theoretic unsteady vortex lattice or doublet lattice methods. However, viscous effects, such as the forming boundary layer, cannot be modelled with these methods. In order to represent compressible and viscous effects, higher order computational fluid dynamics (CFD) methods can be applied. The aim of this work is to perform steady-state and transient CFD calculations on a modern laminar wing with trailing edge flaps in order to obtain a more accurate computational prediction of the flap coefficients. For this purpose, the simulation of the transition between a laminar and turbulent boundary layer is extremely important.

[ES] Para el funcionamiento seguro de un planeador hasta la velocidad máxima certificada, se debe garantizar la ausencia de flameo, es decir, que no se produzcan vibraciones no amortiguadas. El procedimiento para el análisis del flameo implica obtener los datos modales por medios computacionales o experimentales y acoplarlos con un modelo aerodinámico para formar un modelo aeroelástico. La técnica de última generación para modelar las fuerzas aerodinámicas no-estacionarias consiste en el uso de métodos de red de vórtices. Sin embargo, los efectos viscosos, como la formación de la capa límite, no se pueden modelar con estos métodos. Para representar los efectos compresibles y viscosos, se pueden aplicar métodos de dinámica de fluidos computacional (CFD) de orden superior. El objetivo de este trabajo es realizar cálculos CFD de estado estacionario y transitorio en un ala laminar moderna con flaps de borde de fuga para obtener una predicción computacional más precisa de los coeficientes de flaps. Para este propósito, la simulación de la transición entre una capa límite laminar y turbulenta es extremadamente importante.