Overgang van de ordelijke laminaire stroming naar de chaotische turbulente stroming over een vleugel.
Met een nieuwe rekenmethode voor de chaotische turbulente luchtstroming is het NLR een stap dichter bij de volledig laminaire vleugel gekomen. Hiervoor rekende Wybe Rozema tijdens zijn promotie-onderzoek aan nieuwe methoden en modellen om de luchtstroming nog nauwkeuriger te simuleren.
Laminaire vleugel
Het ultieme doel voor vliegtuigfabrikanten is het kunnen toepassen van een laminaire vleugel op hun vliegtuig. Hoe langer de luchtstroom over een vleugel laminair blijft, hoe lager de weerstand. Dat scheelt brandstof, waardoor vliegen voordeliger en milieuvriendelijker wordt. Niet voor niets dus dat grote vliegtuigbouwers de ontwikkelingen op het gebied van laminaire stromingstechnologie nauwgezet in de gaten houden.
Met Rozema’s onderzoek is het NLR een stap dichter bij de volledig laminaire vleugel gekomen. Er is al veel interesse vanuit de industrie voor de ontwikkelingen die het NLR de komende jaren doorzet naar een volledig laminaire vleugel.
Rekenmethode
Computersimulaties voorspellen het moment wanneer de luchtstroom om een vleugel overgaat van laminair naar turbulent. Voor nauwkeurige simulaties van turbulente stromingen is het belangrijk dat een gebruikte rekenmethode niet alle turbulente wervels ‘uitdempt’. Daarom ontwikkelde Rozema een methode die de energie van de wervels zo weinig mogelijk dissipeert, zodat de simulaties realistisch blijven.
Supercomputer
Luchtstromen rondom een vliegtuig zijn zo complex dat alleen de grootste supercomputers sterk genoeg zijn om turbulentie te berekenen. Om zijn nieuwe methode te testen maakte Rozema dan ook gebruik van de snelste supercomputer van Nederland, de Cartesius. Deze krachtige computer kan meer dan 1 biljard berekeningen per seconde uitvoeren. Rozema’s rekenwerk op de Cartesius duurde meer dan twee maanden en geeft een nauwkeurig beeld van de overgang van de ordelijke laminaire stroming naar de chaotische turbulente stroming over een deltavleugel.
Door het beter begrijpen van die overgang kan het rekenmodel van het NLR worden verbeterd en kan NLR’s simulatiemethode de overgang naar turbulentie nauwkeuriger voorspellen. Wat dan weer leidt tot een optimalisatie van het vliegtuigontwerp.
Wybe Rozema is 30 oktober gepromoveerd aan de Rijksuniversiteit Groningen.
