Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Kommunikation
Geometriemodellierung und Netzadaption
Masterprojekt Maschinenbau - Schwerpunkt Mechatronik
Masterprojekt Maschinenbau - Virtuelle Produktentwicklung
KURZBESCHREIBUNG:
Am DLR Institut für Softwaretechnologie in Köln-Porz werden verschiedene Software-Lösungen bereitgestellt, um bereits im frühen Entwurfsstadium von Flugzeugen gezielt verschiedene Konfigurationen modellieren, simulieren und analysieren zu können. Im Rahmen dieser Masterprojekte sind zwei dieser Softwaretools hervorzuheben: Die Geometriemodellierungs-Bibliothek TiGL und die Bibliothek zur Netzadaption t8code.
Das Softwaretool TiGL erzeugt aus einer parametrischen Geometriebeschreibung eine vollständige dreidimensionale geometrische Repräsentation eines Flugzeuges. Diese beinhaltet sowohl die äußere Geometrie, welche der Strömung ausgesetzt ist, als auch die innere Strukturgeometrie, welche für die Laststabilität des Flugzeuges entscheidend ist.
Um einen komplexen physikalischen Prozess, wie zum Beispiel die Umströmung eines Flugzeugflügels, simulieren zu können, muss zunächst der Bereich, der die Flügelgeometrie umgibt, vernetzt werden. Das bedeutet, dass dieses Gebiet in viele kleine Elemente zerlegt wird.
Die physikalischen Gleichungen, die die Luftströmung beschreiben, können dann approximativ für jedes dieser Elemente gelöst werden. Je feiner die Auflösung ist, desto genau ist am Ende das Ergebnis der Simulation. Eine höhere Auflösung geht aber auch mit einem höheren Rechenaufwand einher. t8code bietet die Möglichkeit die Auflösung adaptiv zu steuern, d.h. eine hohe Auflösung mit vielen kleinen Elementen nur da zu verwenden, wo physikalisch auch viel passiert und eine hohe Rechengenauigkeit nötig ist.
PROJEKTPHASEN:
In den hier ausgeschriebenen Masterprojekten wird es darum gehen, den kompletten Prozess von Geometrieparametrierung bis hin zur Simulation auf einem adaptiv verfeinerten Gitter automatisiert darstellen zu können. Dazu werden Erweiterungen an TiGL und t8code notwendig sein.
Ein hohes Interesse an professioneller Softwareentwicklung im Team wird vorausgesetzt. Vorkenntnisse in C++ und dem Arbeiten mit Versionskontrollsystemen wie git sind wünschenswert.
Masterprojekt 1: TiGL wird durch Anbindung einer externen Vernetzungsbibliothek (gmsh) um ein Vernetzungsmodul erweitert.
Masterprojekt 2: Die in MP 1 mit TiGL und gmsh erzeugten Netzdateien können mit Information über gekrümmte Geometrien (brep) versehen werden und als gekrümmte Grobgitter in t8code geladen werden. Es sollen künstlich erzeugte adaptiven Gitter erstellt und untersucht werden.
Masterarbeit: Anhand einer einfachen Simulation wird der Prozess von Geometrieerzeugung bis hin zur Simulation auf einem adaptiv verfeinerten Netz demonstriert und hinsichtlich der Performanz und Robustheit untersucht.
KONTAKT:
Johannes Holke johannes.holke@dlr.de
Jan Kleinert jan.kleinert@dlr.de
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
Institut für Softwaretechnologie
Linder Höhe, 51147 Köln-Porz