Numerische Untersuchungen zur Aerodynamik und Aeroakustik eines ummantelten Hubschrauberheckrotors im Schwebeflug
Translated title:
Numerical Investigations into the Aerodynamics and Aeroacoustics of a Ducted Helicopter Tail Rotor in Hover Flight
Author:
Kainz, Marc
Year:
2019
Document type:
Dissertation
Faculty/School:
Fakultät für Maschinenwesen
Advisor:
Gümmer, Volker (Prof. Dr.)
Referee:
Gümmer, Volker (Prof. Dr.); Delfs, Jan Werner (Prof. Dr.)
Language:
de
Subject group:
MAS Maschinenbau; VER Technik der Verkehrsmittel
TUM classification:
VER 630d; MAS 590d
Abstract:
Die Aerodynamik und Aeroakustik eines ummantelten Hubschrauberheckrotors (Fenestron) im Schwebeflug wurde numerisch untersucht. Zur Reduktion des Berechnungsaufwands kam sowohl für die stationären als auch für die instationären CFD-Simulationen ein Passagenmodell zum Einsatz. Die ungleiche Schaufelzahl im Rotor und Stator wurde bei den instationären Simulationen mit Hilfe eines Phase-Lag-Verfahrens berücksichtigt, wobei die Berechnungsresultate mit einer Vollkranzsimulation validiert wurden. Basierend auf den Oberflächendrücken am Gebläse wurden anschließend mittels eines Ffowcs-Williams-Hawkings-Lösers die Schalldruckpegel im Fernfeld berechnet. Abschließend wurde die aufgebaute numerische Prozesskette zur Auslegung eines akustisch vorteilhafteren Fenestron-Statorblatts erfolgreich eingesetzt.
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Die Aerodynamik und Aeroakustik eines ummantelten Hubschrauberheckrotors (Fenestron) im Schwebeflug wurde numerisch untersucht. Zur Reduktion des Berechnungsaufwands kam sowohl für die stationären als auch für die instationären CFD-Simulationen ein Passagenmodell zum Einsatz. Die ungleiche Schaufelzahl im Rotor und Stator wurde bei den instationären Simulationen mit Hilfe eines Phase-Lag-Verfahrens berücksichtigt, wobei die Berechnungsresultate mit einer Vollkranzsimulation validiert wurden. Bas...
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Translated abstract:
The aerodynamics and aeroacoustics of a ducted helicopter tail rotor (Fenestron) in hover flight were numerically investigated. In order to reduce the computational effort, a single blade passage model was used for steady-state as well as transient CFD simulations. The unequal number of blades in the rotor and stator was taken into account in the transient simulations using the phase-lag method and the calculation results were validated against a full annulus simulation. Based on the surface pressures at the Fenestron, the sound pressure levels in the far field were then calculated using a Ffowcs-Williams-Hawkings solver. Finally, the established numerical process was successfully used to design an acoustically improved Fenestron stator blade.
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The aerodynamics and aeroacoustics of a ducted helicopter tail rotor (Fenestron) in hover flight were numerically investigated. In order to reduce the computational effort, a single blade passage model was used for steady-state as well as transient CFD simulations. The unequal number of blades in the rotor and stator was taken into account in the transient simulations using the phase-lag method and the calculation results were validated against a full annulus simulation. Based on the surface pre...
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