Application of the HEMLAB algorithm to the 7th and 8th AIAA CFD drag prediction workshop cases

Abstract

This thesis presents aerodynamic flow analyses conducted using Computational Fluid Dynamics (CFD) methods. The study evaluates the performance of a proprietary node-based finite volume RANS solver, HEMLAB, through cases presented in the 7th and 8th AIAA CFD Drag Prediction Workshops (DPW-7 and DPW-8). In DPW-7, simulations were performed on the NASA Common Research Model (CRM) wing–body configuration under various angles of attack in transonic flow regimes. HEMLAB was coupled with the PyAMG adaptive mesh refinement library, enabling anisotropic refinement in critical flow regions such as shocks and boundary layers, which improved accuracy while reducing computational cost. DPW-8 involved the analysis of both transonic and subsonic cases using ONERA OAT15A and Joukowski airfoils, respectively. Simulations incorporated both structured baseline meshes and adaptively refined grids. Several inviscid flux schemes (Roe, HLLC, and AUSM-plus-up) were tested to evaluate their influence on the accuracy of aerodynamic coefficients. Drag prediction and pressure coefficient distributions were compared against experimental data, and mesh convergence studies were conducted to ensure numerical consistency. The findings demonstrate that HEMLAB produces results consistent with experimental observations. Adaptive meshing enhanced solution resolution and contributed to more accurate drag predictions. These outcomes highlight the solver's capability to handle complex flows effectively and confirm the value of CFD techniques for high-fidelity aerodynamic simulations in industrial applications.

Bu tezde, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yöntemiyle yapılan aerodinamik akış analizleri sunulmaktadır. Çalışma kapsamında, 7. ve 8. AIAA CFD Sürükleme Tahmin Çalıştaylarında (DPW-7 ve DPW-8) ele alınan test geometrileri üzerinde, düğüm tabanlı sonlu hacim yöntemi kullanan ve kendi geliştirilmiş bir RANS çözücüsü olan HEMLAB'ın performansı değerlendirilmiştir. DPW-7 kapsamında, NASA tarafından sağlanan Common Research Model (CRM) kanat-gövde konfigürasyonu kullanılarak, transonik rejimde çeşitli hücum açılarında simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Çözücü, PyAMG adaptif ağ uyarlama kütüphanesi ile entegre edilerek, çözüm doğruluğu artırılmış ve hesaplama maliyeti azaltılmıştır. Bu entegrasyon, şoklar ve sınır tabakaları gibi yüksek gradyanlı bölgelerde yönlü inceltmeyi mümkün kılmıştır. DPW-8 çalışmaları kapsamında, transonik ONERA OAT15A ve subsonik Joukowski hava profilleri analiz edilmiştir. Bu testler sırasında, çeşitli inviskid akı şemaları (Roe, HLLC ve AUSM-plus-up) ile elde edilen aerodinamik katsayılar karşılaştırılmıştır. Basınç dağılımı, sürükleme tahmini ve ağ yakınsaklığı analizleri, çözümün doğruluğunu değerlendirmek amacıyla yapılmıştır. Sonuç olarak, HEMLAB çözücüsü, deneysel verilerle uyumlu sonuçlar üretmiş; uyarlanabilir ağlar, çözüm hassasiyetini artırmıştır. Bu tez, endüstriyel seviyede aerodinamik simülasyonlarda HAD yöntemlerinin etkin kullanımına katkı sunmaktadır.