Neue Simulationsverfahren für die gekoppelte Aerodynamik von Flugzeug und Triebwerk
ENVISION
Triebwerkseinlauf
Numerische Simulation eines Triebwerkseinlaufs, mit der die Auswirkungen von Seitenwind auf die Aerodynamik der Fan-Stufe präzise bestimmt werden soll (Aufbau aus dem Vorgänger-Projekt PRESTIGE)
Credit:
Rolls-Royce Deutschland
Die europäischen Klimaziele in der Luftfahrt lassen sich nur durch deutliche aerodynamische Verbesserungen des Gesamtsystems aus Flugzeugzelle und Antrieb erreichen. Besonders an den Grenzen des Flugbereichs stehen beide Komponenten in enger Wechselwirkung. Um diese Effekte bereits in den frühen Entwurfsphasen zuverlässig vorhersagen zu können, benötigen wir neuartige Simulationsverfahren. Diese müssen die Aerodynamik von Flugzeug und Antrieb ganzheitlich erfassen und zugleich auf hochgenauen turbulenzauflösenden Methoden basieren. Solche Verfahren sind jedoch mit sehr hohem Rechenaufwand verbunden und erfordern den Einsatz moderner Hochleistungsrechner mit GPU-basierten Beschleunigern (Graphics Processing Units), die besonders effizient für parallele numerische Simulationen sind.
Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) geförderte LuFo-Verbundprojekt ENVISION entwickelt die methodischen Grundlagen für solche Simulationsverfahren auf modernen GPU-basierten Computersystemen. Ziel ist es, künftig die Effizienz installierter Flugantriebe deutlich zu steigern, indem wir die instationären turbulenten Strömungsprozesse und ihre Wechselwirkungen im Gesamtsystem besser verstehen.
Unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erarbeiten hierbei methodische Verbesserungen von turbulenzauflösenden Simulationsverfahren, entwickeln präzise Kopplungsmethoden zwischen spezialisierten Codes für Außenaerodynamik und Triebwerksströmung und ermöglichen die effiziente Nutzung von GPU-Beschleunigern in instationären Simulationen. Gemeinsam mit dem Industriepartner und Verbundführer Rolls-Royce Deutschland demonstrieren und validieren wir die entwickelten Verfahren an anwendungsnahen Testfällen. Dazu gehören beispielsweise hochauflösende Simulationen eines Triebwerkseinlaufs im Seitenwind zur Analyse der gestörten Fan-Zuströmung sowie instationär-gekoppelte Simulationen der aerodynamischen Wechselwirkungen zwischen Flugzeug installiertem Triebwerk.
Projekt
ENVISION - Skalenauflösende und gekoppelte Simulationsverfahren auf Höchstleistungsrechnern für die instationäre Aerodynamik des installierten Triebwerks
Laufzeit
1/2026 - 6/2029
Partner
Rolly-Royce Deutschland (Verbundführer)
Technische Universität Dresden
DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
DLR-Institut für Softwaremethoden zur Produkt-Virtualisierung
Förderung
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE), Luftfahrtforschungsprogramm (LuFo-7.1), Förderkennzeichen 20T2403B
