008240612s2023      us  |||||||||||||||c||eng  d
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■035    ▼a(MiAaPQ)AAI30462677
■035    ▼a(MiAaPQ)STANFORDjd641ks2594
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a600
■1001  ▼aGoc,  Konrad  Andrzej.
■24510▼aTowards  Certification  by  Analysis:  Large-Eddy  Simulations  of  Commercial  Aircraft  Across  the  Flight  Envelope▼h[electronic  resource]
■260    ▼a[S.l.]:▼bStanford  University.  ▼c2023
■260  1▼aAnn  Arbor  :▼bProQuest  Dissertations  &  Theses,  ▼c2023
■300    ▼a1  online  resource(149  p.)
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  84-12,  Section:  A.
■500    ▼aAdvisor:  Bose,  Sanjeeb;Lele,  Sanjiva  K.;Moin,  Parviz.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Stanford  University,  2023.
■506    ▼aThis  item  must  not  be  sold  to  any  third  party  vendors.
■520    ▼aThis  dissertation  presents  a  summary  of  numerical  simulations  performed  using  several  realistic  aircraft  models,  both  in  landing  and  cruise  configurations  and  describes  the  current  state  and  predictive  capabilities  of  high-fidelity  Large  Eddy  Simulation  (LES)  applied  to  realistic  commercial  aircraft  configurations.  The  objective  of  the  selected  cases  is  to  demonstrate  a  level  of  capability  and  cost  effectiveness  of  LES  for  the  prediction  aeronautical  flows  of  engineering  significance  that  will  make  LES  a  useful  tool  for  routine  use  in  the  aerospace  industry.  One  of  the  selected  model  problems  is  the  Japanese  Exploration  Agency  Standard  Model  (hereafter  JSM).  This  configuration  was  selected  due  to  the  recent  interest  garnered  by  its  featuring  in  the  AIAA  Third  High-Lift  Prediction  Workshop  where  35  participants  submitted  a  total  of  79  data  sets  of  CFD  results  predicting  the  integrated  forces  and  moments  across  the  lift  curve.  Except  for  a  few  participants  who  used  unsteady  techniques  (unsteady  RANS  [18],  Lattice-Boltzman  VLES  [41],  or  delayed  DES  [12,  5]),  most  calculations  presented  in  the  workshop  were  steady  RANS  simulations  deploying  variants  of  the  Spalart-Allmaras  or  SST  models  for  the  Reynolds  stress  closure  [63].  A  key  takeaway  from  this  workshop  series  has  been  that  the  accuracy  of  steady  RANS  techniques  has  plateaued,  particularly  near  stall  and  in  off-design  conditions.  Large  variations  from  different  solvers  were  also  observed,  even  when  the  same  models/gridding  strategies  were  employed.The  calculations  described  in  this  dissertation  leverage  an  LES  approach  in  which  prohibitive  cost  requirements  associated  with  wall-bounded  turbulence  at  realistic  Reynolds  numbers  [81,  15]  necessitate  the  introduction  of  wall  models  to  ameliorate  the  stringent  grid  requirements  associated  with  wall-resolved  LES.  Equilibrium  wall  models  in  which  the  unsteady,  convective,  and  pressure  gradient  terms  appearing  in  the  turbulent  boundary  layer  equations  are  assumed  to  be  in  balance  [38,  11]  have  been  shown  to  work  well  in  flows  of  interest  [25,  28,  51,  8]  and  are  used  in  this  work.  The  combination  of  these  physics-based  modeling  choices  along  with  recent  advances  in  computing  hardware  (such  as  GPU-based  high-performance  computing  clusters)  and  low-dissipation  numerical  methods  for  LES  [39]  have  made  LES  a  powerful  tool  for  use  in  informing  design  decisions  in  industry.  Validation  efforts  such  as  the  one  presented  in  this  dissertation  are  a  key  component  towards  building  confidence  in  the  predictive  capability  of  this  emerging  computational  fluid  dynamics  (CFD)  paradigm.The  studies  presented  herein  which  use  the  JSM  configuration  in  general  showed  good  prediction  of  the  CL  across  the  lift  curve  with  the  coefficient  of  lift  at  maximum  lift,  CL,max,  being  predicted  to  within  3  lift  counts  of  the  experimental  value  (i.e.  within  the  tolerances  required  by  the  aerospace  industry  of  ∆CL  ≤  0.03  at  maximum  lift[17]).  The  grid  point  requirements  to  achieve  this  level  of  accuracy  are  reduced  compared  to  recent  estimates  (even  for  wall  modeled  LES),  with  the  solutions  showing  systematic  improvement  upon  grid  refinement  on  grids  numbering  up  to  ≈  150M  cv.  Investigations  which  included  the  wind  tunnel  facility  were  made  in  order  to  address  one  of  the  key  deficiencies  of  the  free  air  calculations:  the  incorrect  prediction  of  the  stall  mechanism  which  in  the  free  air  cases  was  missing  a  large  inboard  separation.
■590    ▼aSchool  code:  0212.
■650  4▼aAeronautics.
■650  4▼aFriction.
■650  4▼aInternships.
■650  4▼aViscosity.
■650  4▼aScale  models.
■650  4▼aVerbal  communication.
■650  4▼aPandemics.
■650  4▼aSymmetry.
■650  4▼aReynolds  number.
■650  4▼aBoundary  conditions.
■650  4▼aGeometry.
■650  4▼aOrdinary  differential  equations.
■650  4▼aCertification.
■650  4▼aAerospace  engineering.
■650  4▼aCommunication.
■650  4▼aFluid  mechanics.
■650  4▼aMathematics.
■650  4▼aMechanics.
■690    ▼a0538
■690    ▼a0459
■690    ▼a0204
■690    ▼a0405
■690    ▼a0346
■71020▼aStanford  University.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g84-12A.
■773    ▼tDissertation  Abstract  International
■790    ▼a0212
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2023
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T16931960▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.
■980    ▼a202402▼f2024