Instationäre aerodynamische Lasten, die auf eine elastische Flügelstruktur einwirken, rufen bei dieser zeitabhängigen Formänderungen hervor, die ihrerseits die Strömungsvorgänge verändern. Dies gilt auch umgekehrt. Deshalb kann ein nur aerodynamisch (monodisziplinär) optimierter Flügel hinsichtlich seiner tatsächlichen Güte, die multidisziplinär zu betrachten ist, durchaus nichtoptimal sein. Ziel der Arbeiten war die Bereitstellung einer validierten, aerostrukturdynamischen Verfahrenskomponente, die im Rahmen einer Multidisziplinären Optimierung (MDO) im gesamten Flugbereich, d.h. im Hochauftrieb und im schallnahen Reiseflug, genutzt werden kann. Dazu bedarf es einer Methode, welche die aeroelastische Direktsimulation im Sinne einer vollen dynamischen Kopplung zwischen stationären sowie instationären Strömungsvorgängen und der Dynamik der umströmten Struktur in den multidisziplinären Optimierungsprozess einbezieht. Die Arbeiten basieren auf einem Verfahren zur aeroelastischen Direktsimulation, das, assoziiert zu dem Verbundprojekt MEGAFLOW, im Sonderforschungsbereich 401 Strömungsbeeinflussung und Strömungs-Struktur-Wechselwirkung an Tragflügeln entwickelt worden ist. Dieses Verfahren wurde als Komponente für die multidisziplinäre Optimierung ausgebaut. Es konnten im Wesentlichen vier Bausteine identifiziert werden, ein Strömungsteil, ein Teil zur Anpassung des Strömungsnetzes an die jeweils entsprechend der Strukturverformung deformierte Strömungsoberfläche, einen Strukturteil und ein Kopplungsmodul. Der Strömungslöser liefert entsprechend dem momentanen Verformungs- und Geschwindigkeitszustand der Struktur die aerodynamischen Lasten auf den Flügel, unter denen wiederum die neue Strukturdeformation bestimmt wird. Es wurden unterschiedliche Kopplungsmethoden erprobt: die schwache Kopplung mit Zeitversatz zwischen Strömungs- und Strukturlösung, die starke Kopplung mit Iteration der Strömungs-Struktur-Wechselwirkung in jedem Zeitschritt bis zur Konvergenz (Fixpunkt-Iteration) und eine dazwischen einzuordnende Technik, bei der für den zeitlichen Fortschritt der Strukturlösung ein extrapolierter Zeitverlauf der Strömungs- oder Strukturlösung benutzt wird.


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    Titel :

    Aerodynamische Simulation und Optimierung in der Flugzeugentwicklung, Teilvorhabenbezeichnung: Aerodynamische Optimierung unter Berücksichtigung von Struktureigenschaften auf der Basis reduzierter Strukturmodelle , Verbundvorhaben MEGADESIGN : Schlussbericht , Berichtszeitraum: 01.06.2003 - 31.05.2007


    Beteiligte:
    Reimer, L. (Autor:in) / Wellmer, G. (Autor:in) / Braun, C. (Autor:in) / Ballmann, J. (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2007


    Format / Umfang :

    41 Seiten, 28 Bilder, 2 Tabellen, 24 Quellen


    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch