Numerische Methoden



Animation: Rig250_Cylcut

Die Anwendung hochentwickelter numerischer Methoden gestattet mit zunehmender Rechnerleistung immer tiefere Einblicke in reale Strömungsvorgänge und ermöglicht den Bau von noch effizienteren und leistungsfähigeren Turbomaschinen.

Die Gruppe Numerische Methoden des Instituts für Antriebstechnik im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR, entwickelte in der zurückliegenden Dekade das System TRACE (Turbomachinery Research Aerodynamic Computational Environment) zur Berechnung und Untersuchung von Strömungen in Turbomaschinen. TRACE wird im DLR als Standardverfahren für Innenströmungen eingesetzt.

Andere Forschungsstellen und Hochschuleinrichtungen nutzen TRACE ebenfalls erfolgreich für ihre wissenschaftlichen Analysen komplexer Strömungsvorgänge in Turbomaschinenkomponenten. In Kooperation mit MTU-Aeroengines wurde TRACE in den industriellen Entwicklungs- und Optimierungsprozess für Turbomaschinen eingebunden.

Die weitere Entwicklung moderner CFD-Systeme richtet sich insbesondere an den Themen Aeroelastik, Aeroakustik, Aerothermodynamik und Turbulenz und der Nutzung von Super-Computern aus. Turbomaschinenströmungen. Die Weiterentwicklung des Programmsystems basiert auf den drei Säulen Softwaretechnik, mathematische Modelle und Verfahren sowie physikalischer Modellbildung. Ziel ist es, eine den Problematiken in der Turbomaschine angepasstes und effizientes Forschungs- und Designwerkzeug zur Simulation bereitzustellen und aufzuzeigen, welche Module für eine vertrauensvolle Simulation eingesetzt werden müssen.

Die Kernaufgaben der Abteilung bilden die folgenden Punkte:

  • Entwicklung und Anwendung von High-Fidelity Simulationsmethoden für alle Haupt-komponenten von Triebwerken und fossilen Kraftwerken.
  • Entwicklung spezieller Features, die kommerzielle Verfahren derzeit nicht bieten (nichtlineare Frequenzbereichsmethodik, linearisiertes Modul, adjungierter Löser, nicht-reflektierende Randbedingungen, Anbindung eines leistungsfähigen Optimierungsverfahrens)
  • Ständige Weiterentwicklung für massiv-parallele Anwendungen und kommende Prozessorarchitekturen
  • Konzentration vor allem auf instationäre Turbomaschinenaerodynamik, -aeroelastik, -aeroakustik, Turbulenz- und Transitionsmodellierung für vielstufige Applikationen.
  • Erweiterung für Verbrennungsmodellierung (2-Phasenströmung, Realgas, etc), höherwertige Turbulenzmodellierung (RSM), Discontinious Galerkin – Verfahren, und CAD-basiertes Preprocessing


Kontakt
Dr.-Ing. Edmund Kügeler
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Antriebstechnik
, Numerische Methoden
Tel: +49 2203 601-3248

E-Mail: Edmund.Kuegeler@dlr.de
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