Algorithmen zur Kopplung und Interpolation in der Aerelastik

Abstract

Eine wichtige Aufgabe in vielen ingenieurtechnischen, wissenschaftlichen Problemen ist die Simulation der Wechselwirkung zwischen einer Strömung und einer bewegten, deformierbaren Struktur. Das zentrale Thema dieser Arbeit ist die Strömung-Struktur Wechselwirkung im Bereich der Aeroelastik. Mit dem Ansatz der losen Kopplung werden die partiellen Differentialgleichungen der unterschiedlichen physikalischen Teilprobleme getrennt berechnet und die jeweils benötigten Werte zwischen den Teilbereichen ausgetauscht. Die Transformation der Werte auf Grund der unterschiedlichen Diskretisierungen der Teilbereiche über Interpolationen mit radialen Basisfunktionen liegt im Fokus dieser Arbeit. Die Interpolationsalgorithmen sind unter Berücksichtigung der speziellen Anforderungen der Aeroelastik entwickelt worden. Parallel zu diesen Anforderungen enthält die im Rahmen der Arbeit entstandene Interpolationsbibliothek Algorithmen zur Verbesserung der Rechenzeit und des Speicherplatzbedarfs über eine "Partiton of Unity" Methode, die es erst ermöglicht, sehr große Probleme zu behandeln. Die implementierten Verfahren werden an Hand von Simulationen dreidimensionaler Tragflügelstrukturen präsentiert und auch auf Beispiele anderer Bereiche angewandt.