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C²A²S²E - Center for Computer Applications in AeroSpace Science and Engineering

Themen vom 16.11.2012

1. Validation of a FlowSimulator-Based CFD-CSD Coupling Method based on Static Aeroelastic Experiments
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2. Implementation / Enhancement of a FlowSimulator Interface for MSC’s Nastran
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3. Implementation of a Scattered Data Load/Displacement Interpolation Method for the Use in Static Aeroelastic Simulation of Aircraft with the FlowSimulator
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4. Implementation of a Blending Technique for Component-Based Load / Displacement Interpolation in Aeroelastic Simulation of Aircraft with the FlowSimulator
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5. Implementation of a Sliding Interface Method for Simulations of Moving Control Surfaces
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6. Validation of a Coupled CFD-Rigid-Body Dynamics Method based on Store-Release Experiments
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Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Lars Reimer
Telefon: +49 (0)531 295-2893
E-Mail: Link zum E-Mail Formular (Ansprechpartner auswählen und Titel nennen)

Themen

1. Vergleich und Bewertung von unterschiedlichen Methoden zur Simulation von Flugzeug-Böen Interaktionen
   veröffentlicht am 18. Juni 2012 - Download als PDF-Datei

Hintergrund

Vergleich und Bewertung von unterschiedlichen Methoden zur Simulation von Flugzeug-Böen Interaktionen

Für den Entwurf eines Flugzeuges müssen eine Reihe unterschiedlicher Lastfälle in Betracht gezogen werden, so auch die Begegnung eines Flugzeuges mit Böen, bei der besonders hohe Lastspitzen auftreten können. Um diese Belastungen möglichst effizient vorhersagen zu können, ist im Strömungssimulationspaket TAU ein sogenannter Störgeschwindigkeitsansatz implementiert worden [1]. Dieser erlaubt die Berücksichtigung der Wirkung der Böe auf das Flugzeug, jedoch nicht umgekehrt. Um den Gültigkeitsbereich dieser Methode beurteilen zu können, soll dieser Ansatz mit einem hochgenauen (sehr rechenaufwändigen) Verfahren verglichen werden, bei dem die Böe in der Simulation in das Rechengebiet eingespeist und aufgelöst wird. Weiterhin soll ein alternatives Verfahren implementiert werden, welches ähnlich wie das hochgenaue Verfahren die Wechselwirkung der Böe mit dem Flugzeug erfasst, jedoch sehr viel effizienter ist [2]. Ausführliche Vergleiche der Verfahren sollen für unterschiedliche Böen Amplituden und Wellenlängen (Einwirkdauern) gemacht und in der Masterarbeit dokumentiert werden.

Ansprechpartner

Dr.-Ing. Ralf Heinrich
Telefon: +49 (0)531 295-2833
E-Mail: Link zum E-Mail Formular (Ansprechpartner auswählen und Titel nennen)

Topic

1. Influence of different factors in line implicit solution methods (Download PDF)

Motivation

The development of accurate, reliable and efficient numerical algorithms to approximate a solution of the Navier-Stokes equations is an enduring challenge in the field of computational fluid dynamics (CFD). For example, the simulation of an unsteady full high-lift configuration of an airplane requires a robust and efficient solver. To improve significantly the reliability and efficiency of the TAU flow solver developed at the Deutsches Zentrum f¨ur Luft- und Raumfahrt e.V. so-called line implicit solution methods have been integrated into the code. This method is designed to deal with stiffness which is introduced into the equations by large anisotropies arising from boundary layer resolution.

Exercise

For several representative testcases the line implicit method has shown promising results and its superiority when compared with traditional explicit Runge- Kutta methods, which are usually applied in CFD solvers designed for unstructured meshes. However, the line implicit solution method is strongly influenced by several important factors. To get a better understanding and a broader background numerical studies with respect to these parameters are required. It is the goal of this work to investigate the influence of several different parameters within the framework of the line implicit solution method for a representative bunch of academic and industrial testcases. Moreover, it is also required to analyze the interplay of these different parameters.

Contact

Dr. Stefan Langer
Telefon: +49 (0)531 295-3615
E-Mail: Link zum E-Mail Formular (Ansprechpartner auswählen und Titel nennen)

Weitere Themen in der Abteilung C²A²S²E

Das Ziel der Abteilung ist es, Prozesse, Methoden und numerische Verfahren so weit zu entwickeln, dass sie eine hochgenaue Simulation des fliegenden Flugzeugs im gesamten Flugbereich unter Berücksichtigung aller beteiligten Kerndisziplinen im industriellen Entwicklungsalltag ermöglichen. Damit sollen die technologischen, ökonomischen und ökologischen Risiken der zukünftigen Entwicklung des Lufttransports entscheidend gesenkt werden.

Dies zu ermöglichen erfordert einen enormen Ausbau der Fähigkeiten und Werkzeuge der numerischen Simulation, die sich in den letzten Jahren zur Schlüsseltechnologie entwickelt hat. Gegenwärtig sind numerische Simulationsrechnungen für komplette Flugzeugkonfigurationen zwar Bestandteil der täglichen Ingenieursarbeit, aber die benötigte Zeit von Stunden bis zu Tagen ist ein deutlicher Hemmfaktor.

Um das volle Potenzial der numerischen Strömungssimulation ausschöpfen zu können, werden die Simulationsverfahren der Abteilung in Braunschweig
und Göttingen auf den folgenden Gebieten weiterentwickelt:

Numerische Strömungssimulation an einem Airbus A380

• physikalische Modellierung für Transition und Turbulenz,
• Methoden zur Quantifizierung von Unsicherheiten bei der Vorhersage von Flugleistungen und Lasten im gesamten Flugbereich,
• robuste, effiziente Lösungsalgorithmen für die großen nicht-linearen Gleichungssysteme,
• multidisziplinärer Simulationsverfahren unter Einbindung aller beteiligten Kerndisziplinen,
• Verfahren zur multidisziplinären Optimierung,
• Nutzung massiv-paralleler Rechner mit hocheffizienter Prozessor-Kommunikation,
• flexible Steuerungssysteme für die Simulationssoftware,
• effektive Werkzeuge für die Nachbearbeitung der bei der Simulation entstehenden großen Datenmengen

Auf einigen dieser Gebiete betreut der Göttinger Teil der Abteilung C²A²S²E Studien-,
Diplom- und Masterarbeiten. Interessenten wenden sich an Dr. Dieter Schwamborn.