Coupling of flow computation and flight mechanics

Abstract

Tässä diplomityössä tutkitaan numeerisen virtauslaskennan ja lennon simuloinnin yhdistämistä. Tarkoituksena on luoda edellytykset TKK:n FINFLO -virtauslaskentaohjelman ja HUTFLY2 -lennonsimulointiohjelman yhdistämiselle. Ohjelmien yhdistäminen mahdollistaa epälineaaristen ja voimakkaasti ajasta riippuvien aerodynaamisten ilmiöiden mallinnuksen lennon simuloinnissa. Yhdistämisen edellytykset luodaan selvittämällä simulointimallien väliset tiedonsiirtovaatimukset ja rakentamalla mallien yksinkertaistettu kytkentä.

Tiedonsiirtovaatimukset selvitetään laskemalla ohuen deltasiiven yhden vapausasteen kallistusheilahtelua ajan funktiona pienellä nopeudella ja suurella kohtauskulmalla. Laskentaan käytetään F1NFLO:a, johon on suoraan yhdistetty liikeyhtälöiden integrointi. FINFLO ja MATLAB/Simulink - ympäristössä tapahtuva lennon simulointi yhdistetään tietoverkon välityksellä. Yhdistelmää varten kehitetään yksinkertainen Simulink- ja tiedonsiirtomalli. Yhdistelmällä simuloidaan samaa tapausta kuin FINFLO:lla ja liikeyhtälöillä.

Testattavat tiedonsiirtovaatimukset määrittävät parametrit ovat aika-askel, virtauslaskennan iteraatiot aika-askelta kohden sekä liikeyhtälöiden integrointiin vaikuttavat parametrit. Parametrien testausta varten lasketaan referenssitilanne, jossa deltasiiven kallistusheilahtelun lopullisen amplitudin havaitaan vastaavan mittaustuloksia. Tämän perusteella arvioidaan FINFLO:n ja liikeyhtälöiden toimivan oikein. Edellä mainittujen parametrien optimaaliset arvot haetaan laskemalla heilahtelun 1. sekunti ja vertaamalla tuloksia referenssitilanteeseen. Optimaalisia arvoja käytetään FINFLO:n ja Simulink-mallin yhdistelmässä, jolla onnistutaan toistamaan tarkasti referenssitilanteen 10-20 ensimmäistä aika- askelta.

Deltasiiven kallistusheilahtelun onnistuneen simuloinnin perusteella luotu laskenta- ja tiedonsiirtomalli ovat sovellettavissa FINFLO:n ja HUTFLY2:n yhdistämiseen.