Ein Themengebiet in der Aeroelastik umfasst die Vorhersage von statischen und zeitabhängigen Belastungen und Verformungen an Luft- und Raumfahrtstrukturen unter Nutzung der „Strömungs-Struktur-Kopplung“. Hierbei werden die hochgenauen numerischen Verfahren der „Computational Fluid Dynamics“ (CFD-Modelle) zur Berechnung von stationären und instationären Luftkräften sowie die „Methode der Finiten Elemente“ (FE-Modelle) zur Berechnung der strukturellen Deformationen verwendet. Da es eine Wechselwirkung zwischen Luftkräften und den daraus resultierenden Deformationen der elastischen Struktur gibt, beide Rechenmodelle jedoch unterschiedlich räumlich diskretisiert sind, nutzt man räumliche Interpolationsverfahren zur Kopplung beider Rechengebiete.
Die „Strömungs-Struktur-Kopplung“ ist Teil der Arbeiten in der Fachgruppe „Aeroelastische Stabilität und Systemantwort“. Der Fokus liegt dabei auf der Weiterentwicklung numerischer Verfahren, deren Implementierung in bestehende Software und der Validierung dieser.
Aktuell werden numerische Untersuchungen mit Hilfe der „Strömungs-Struktur-Kopplung“ zu einem Böen-Experiment durchgeführt. Dazu gehört die Modellgenerierung, die Implementierung numerischer Methoden in bestehende Software und die Nachrechnung von Windkanalmessungen. Im Bild ist die numerische Simulation eines Böen-Experimentes zu sehen. Der Vordere Flügel dient dabei als Böen-Generator und erzeugt durch seine Bewegung (z.B. harmonisch) ein instationäres Nachlauffeld, welches auf den dahinterliegenden elastischen Flügel trifft und diesen zu Schwingungen anregt.
Anwendungsbeispiele für die Strömungs-Struktur-Kopplung
Literatur: