Panelverfahren im aktiven Einsatz

In einem Kooperationsprojekt* mit dem Lehrstuhl für Strömungsmechanik und Strömungsmaschinen der Technischen Universität Kaiserslautern, entwickelt die CFD Consultants GmbH derzeit ein Panelverfahren für die schnelle Berechnung aerodynamischer Beiwerte von beliebigen 3D Geometrien.

Die Panelverfahren spielen Ihre Stärke vor allem dann aus, wenn viele überschlägige aerodynamische Berechnungen benötigt werden. Denn mit diesen Verfahren lassen sich innerhalb kürzester Zeit viele Geometrie- und Randbedingungsvarianten durchführen, was mit den anderen Methoden der Strömungsmechanik wirtschaftlich und zeitlich so nicht darstellbar wäre.

Bei der Entwicklung des Programms wurde von Anfang an ein besonderes Augenmerk auf eine einfache Anbindung an bestehende Vernetzer und Auswerteprogramme gelegt. Dadurch lässt sich das Programm bereits heute aktiv in der Fa. CFD Consultants GmbH für Projekte nutzen.

Folgend eine kurze Beschreibung eins typischen Projektes an einem unbemannten Frachtflugzeug mithilfe des Panelverfahrens:

Für die Geometrieerzeugung wird kein spezielles CAD-Programmen vorausgesetzt. Typischerweise kommen in unserem Unternehmen Rhino 3D, SOLIDWORKS oder SpaceClaim zum Einsatz.

Die fertig erzeugte Geometrie wird in der Regel mittels einer IGES- oder STEP Schnittstelle in ein Vernetzungsprogramm importiert. Da die Panelverfahren selbst keine Vernetzung im Volumen, sondern lediglich an der zu untersuchenden Geometrieoberfläche benötigen, lässt sich die dreidimensionale Außenkontur sehr schnell mit entsprechenden Gitterelementen, den Panels und Namensgebern des Verfahrens, vernetzen. Über ein eigens entwickeltes Plugin in Pointwise wird die Geometrie im für das Panelverfahren nötigen Format exportiert. Einzelne Bauteile lassen sich dabei namentlich kennzeichnen und können somit im späteren Postprozessing gezielt untersucht werden.

Die Aufstellung und Lösung des Gleichungssystems durch das eigentliche Berechnungsprogramm kann auf einem Desktoprechner erfolgen. Größere Hardwareresourcen sind nicht nötig. Der Gleichungslöser ist bereits weitestgehend für möglichst kurze Rechenzeiten parallelisiert. Mit 16GB RAM können Netzgrößen bis ca. 20000 Panels innerhalb von Minuten berechnet werden. Am Ende der Berechnung stehen Strömungsgeschwindigkeiten, Kraft- und Druckverteilungen sowie aerodynamischen Charakteristika zur Verfügung.

Über unterschiedliche Exportschnittstellen (VTK, CGNS, etc.) können die Berechnungsergebnisse in einem Postprozessor wie FIELDVIEW, ParaView oder VisIT visualisiert werden.

Kontakt: René Thümmler, CFD Consultants GmbH

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