Umweltverträglichkeit, Kraftstoffeinsparung und Sicherheit prägen die Entwicklung von Flugzeugen. Eine Schlüsselrolle fällt hier der numerischen Simulation, und hier vor allem der numerischen Strömungssimulation, zu. Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) wollen ein virtuelles Flugzeug entwickeln, das es ermöglicht, eine breite Palette an Parametern zu untersuchen und zu optimieren. Die Genauigkeit entspricht im Flug etwa der experimenteller Windkanaluntersuchungen. Bei Start und Landung sind die Strömungsbedingungen allerdings komplexer und erfordern leistungsfähige Algorithmen. Das DLR hat daher das hybride Verfahren TAU entwickelt, das auf unstrukturierten Rechnernetzen basiert und die Bestimmung aerodynamischer Beiwerte ermöglicht. So lassen sich Hochauftriebsströmungen bis zu Maximalauftrieb, die Wirkung optimaler Klappenpositionen und Störeffekte durch Bodenhindernisse nachbilden. Komplexe Bereiche wie Strömungsabrisse und Wirbelstrukturen lassen sich identifizieren und ihre Auswirkungen auf die aerodynamische Leistung analysieren. Um den Einfluss der Flügeldeformation einbeziehen zu können, wurde eine Strömungs/Strukturkopplung mit TAU und ANSYS realisiert. Zur Berechnung instationärer Strömungsvorgänge wurden neue Algorithmen zur Parallelverarbeitung und multidisziplinäre Simulationsprozesse entwickelt, mit denen bereits interessante Erkenntnisse etwa beim getrimmten Hubschrauber in Vorwärtsflug oder für installierte Propeller gewonnen werden konnten. Wichtiges Forschungsfeld ist auch die Entstehung und Fortpflanzung von Schallwellen mit Hilfe der Computational Aero Acoustics (CAA), die eng mit den Strömungsverhältnissen zusammenhängen. DLR-Wissenschaftler modellieren die Turbulenzdynamik mit einem auf stochastischer Beschreibung fundierenden 'Random Particle Mesh Model' und können mit Hilfe solcher 'PIANO'-Simulationen effiziente Vorschläge zur Lärmminderung entwickeln. Ein von Airbus, DLR und Niedersachsen gemeinsam gestartetes Kompetenzzentrum für numerische flugphysikalische Simulation soll den Wettbewerbsvorsprung in Deutschland sichern und weiter ausbauen.
Erstflug im Rechner. Numerische Simulation - das Handwerk der Ingenieure von heute
DLR-Nachrichten ; 121 ; 36-41
2008
6 Seiten, 7 Bilder
Aufsatz (Zeitschrift)
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