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2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

Aerodynamic Shape Design of a Powered Helicopter Cell Using an Adjoint RANS Method with Actuator Disk Modelling

verfasst von : Jan-Hendrik Wendisch, Marc Wentrup, Arthur Stück

Erschienen in: New Results in Numerical and Experimental Fluid Mechanics XIII

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

A shape optimization approach backed by adjoint RANS is suggested, which allows for helicopter cell-shape design in powered flight conditions and is realizable in context of industrial design. To this end the DLR TAU code was extended to support an actuator-disk rotor modelling for the discrete-adjoint gradient computation. The steady-state approach accounts for rotor effects in the shape optimization and reliefs from the burden associated with time-accurate adjoint computations for transient rotor analyses. The adjoint CFD method was included in a tool-chain for gradient-based helicopter cell-shape optimization in conjunction with a free-form parametrization of the cell shape and a radial-basis function approach that propagates surface deformations into the CFD volume mesh. The suggested approach was successfully demonstrated in a drag minimization study for the modified helicopter fuselage of the ROtor-Body-INteraction (ROBIN) configuration combined with a realistic load distribution for the 7AD main rotor. The shape optimization was conducted for forward flight conditions at full-scale using unstructured grids. The study confirmed the practical value of the suggested approach: accounting for the rotor downwash in the cell-shape design optimization turned out to be a critical factor for success; the cell shape obtained from an optimization in which rotor effects were neglected deteriorated the aerodynamic performance in powered flight conditions.

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Literatur
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Zurück zum Zitat Wentrup, M.: An adjoint based gradient optimization chain for complex helicopter fuselage parts using a free form deformation Or CAD based parameterization method. In: 41th European Rotorcraft Forum, Munich (2015) Wentrup, M.: An adjoint based gradient optimization chain for complex helicopter fuselage parts using a free form deformation Or CAD based parameterization method. In: 41th European Rotorcraft Forum, Munich (2015)
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Zurück zum Zitat Blazek, J.: Computational Fluid Dynamics, 3rd edn. Butterworth-Heinemann (2015) Blazek, J.: Computational Fluid Dynamics, 3rd edn. Butterworth-Heinemann (2015)
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Zurück zum Zitat O’Brien, D.: Analysis of Rotor-Fuselage Interactions using Various Rotor models, 43 Aerospace Science Meeting, Reno (2005) O’Brien, D.: Analysis of Rotor-Fuselage Interactions using Various Rotor models, 43 Aerospace Science Meeting, Reno (2005)
Metadaten
Titel
Aerodynamic Shape Design of a Powered Helicopter Cell Using an Adjoint RANS Method with Actuator Disk Modelling
verfasst von
Jan-Hendrik Wendisch
Marc Wentrup
Arthur Stück
Copyright-Jahr
2021
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-030-79561-0_65

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.