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Abteilung C²A²S²E
Hybride RANS/LES Simulation
Hybride RANS/LES Simulation am NASA Common Research Model.
Methoden für die Multidisziplinäre Simulation und Optimierung für das virtuelle Flugzeug
In der Abteilung C²A²S²E entwickeln wir numerische Verfahren und Prozesse zur multidisziplinären Simulation und Optimierung und stellen diese für Anwendungen in der Aerodynamik von Luftfahrzeugen bereit - vom flugphysikalischen Entwurf bis zur virtuellen Zertifizierung.
Kompetenzen
Die Forschungsaktivitäten umfassen neben der physikalischen Modellierung komplexer Strömungen und der Entwicklung fortschrittlicher Lösungsalgorithmen für die numerische Strömungssimulation auch die Einbindung aller relevanten Disziplinen. Wir entwickeln effiziente Optimierungsstrategien und Methoden für die datengetriebene Modellierung und Simulation und quantifizieren Unsicherheiten auf Basis höherwertiger Verfahren. Dabei kommt der optimalen Anpassung der Verfahren an parallele Höchstleistungsrechner eine besondere Rolle zu.
Der von uns entwickelte unstrukturierte Strömungslöser wird für einen breiten Anwendungsbereich in Forschung und Industrie in Deutschland und Europa routinemäßig eingesetzt. Um die Zukunftsfähigkeit der numerischen Strömungssimulation zu sichern, entwickeln wir derzeit den Strömungslöser der nächsten Generation. Die Weiterentwicklung der Software erfolgt im Rahmen einer europäischen Kooperation zusammen mit der französischen Forschungseinrichtung ONERA und dem Industriepartner Airbus. Darüber hinaus stellen wir Simulationsfähigkeiten und Softwarelösungen für die multidisziplinäre Analyse und Optimierung, die daten-getriebene Simulation sowie die Auslegung und Standortbewertung von Windkraftanlagen bereit.
Forschungsschwerpunkte
- Modellierung turbulenter Strömungen auf Basis von hochwertigen RANS-Modellen (Reynolds-Stress-Modellen) und skalenauflösenden Ansätzen (hybride RANS/LES, SAS, LES)
- Entwicklung flexibler Methoden zur Modellierung des laminar/turbulenten Übergangs
- Entwicklung genauer, robuster und effizienter CFD-Verfahren zur Simulation der Strömung um komplexe Fluggeräte
- Entwicklung eines CFD-Lösers der nächsten Generation
- Anpassung der entwickelten Methoden für massiv-parallele Rechner mit hocheffizienter Prozessor-Kommunikation für die effektive Hardware-Nutzung
- Hochgenaue, multidisziplinäre Manöver-Simulation
- Entwicklung von Fähigkeiten zur aerodynamischen und multidisziplinären Optimierung (MDO)
- Entwicklung und Bereitstellung von Ersatzmodellen, Modellen reduzierter Ordnung, Fehlerschätzern und Methoden des maschinellen Lernens zur effizienten Ermittlung von aerodynamischen Datensätzen und Lasten im gesamten Flugbereich
- Weiterentwicklung von Methoden zur Synthese von experimentellen und numerischen Daten
- Erarbeitung von Methoden zur effizienten Quantifizierung aerodynamischer Unsicherheiten und robuster aerodynamischer Entwürfe
- Entwicklung und Bereitstellung einer flexiblen Softwareumgebung zur multidisziplinären Simulation und Optimierung auf hochparallelen Rechnerarchitekturen
- Dedizierte Experimente zur Verifikation und Validierung der numerischen Verfahren und Modelle
- Qualitätssicherung von Softwarelösungen und Nutzerunterstützung
- Umsetzung von Best Practices bis hin zu KI-gestützten Expertensystemen
Aktuelle Projekte der Abteilung
Kontakt
Prof. Dr. Stefan Görtz
Abteilungsleitung
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
C²A²S²E Center for Computer Applications in AeroSpace Science and Engineering
Lilienthalplatz 7, 38108 Braunschweig
Dr. Cornelia Grabe
Abteilungsleitung
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
C²A²S²E Center for Computer Applications in AeroSpace Science and Engineering
Bunsenstr. 10, 37073 Göttingen