Im Rahmen des EU-Förderprogramms Horizon 2020 entwickeln die DLR-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gemeinsam mit internationalen Partnern im Projekt HOMER fortschrittliche optische Messmethoden zur Anwendung in (industriellen) Windkanälen. Die Projektbeteiligten forschen im Bereich der experimentellen Aerodynamik und -elastik, um das Verständnis instationärer Strömungen und der damit verbundenen dynamischen Kräfte um und innerhalb der exponierten Strukturen z.B. von Luftfahrzeugen und Tragflächen zu verbessern. Darüber hinaus erstellen sie in HOMER numerische und experimentelle Benchmark-Datensätze, die sich ideal für die Bewertung von 3D-Lagrangian Particle Tracking und Datenassimilationsmethoden eignen.
Ein Hauptziel von HOMER ist die Entwicklung fortschrittlicher experimenteller Methoden, die die gleichzeitige Bereitstellung von volumetrischen Strömungsfeld- und dynamischen Oberflächendeformationsdaten ermöglichen, die für ein besseres Verständnis instationärer Strömungen in der Aeroelastik erforderlich sind. Solche experimentellen Daten werden für die Validierung und Entwicklung fortschrittlicher gekoppelter CFD-FEM/CSM-Codes benötigt, die in letzter Zeit rasant entwickelt werden und Vorhersagen von Strömungen mit instationärer Fluidstruktur-Interaktion (FSI) leisten sollen. Fortschrittliche CFD/CSM-Codes werden für innovative und leichte Flugzeugkonstruktionen mit verbesserter Energieeffizienz und Umweltverträglichkeit verwendet. Der Stand der Technik experimenteller Analysetechniken nähert sich den oben genannten Problemen durch Aufspaltung des Messsystems in Strömungs- und Strukturteile, wobei unterschiedliche Methoden zur Charakterisierung der Strömungsfelder (Particle Image Velocimetry (PIV) und Lagrangian Particle Tracking (LPT)) sowie der daraus hervorgehenden Lastverteilungen (Drucksensoren, druckempfindliche Farbe (PSP), Druck aus PIV/LPT + DA) verfügbar sind. Die strukturelle Verformung und zugehörige Schwingungsformen können dagegen mit Digital Image Correlation, Advanced Point Tracking, Dehnungsmessstreifen und/oder Beschleunigungssensoren vermessen werden.
Eine Kopplung dieser Techniken wurde während des Projekts bei hoher Komplexität der skalierten (flexiblen) Modellinstrumentierung erreicht. Als Ergebnis ermöglichen Techniken die physikalische Verbindung der Informationen aus der Fluid- und Strukturdiagnostik. Das ehrgeizige Ziel ist es, die experimentellen Daten zu erhalten, die die dynamischen FSI-Gleichungen beschreiben: das instationäre Collar-Dreieck der Kräfte.
Das DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik trägt mit seiner weltweit anerkannten Shake-The-Box Technik für das volumetrische Lagrangian Particle Tracking von einer sehr großen Anzahl an Partikeln in der Strömung und dem Navier-Stokes regularisierten Daten-Assimilationsverfahren FlowFit wesentlich dazu bei, die instationären Druckkräfte in der Strömung mit den Strukturkräften des Modells direkt koppeln zu können, um dieses Ziel zu erreichen.