Strömungs-Struktur Wechselwirkung mit isogeometrischen Flächentragwerke

Strömungs-Struktur Wechselwirkung gehört der Mehrfeldprobleme die gekoppelte durch ihrer Oberflächen sind. Dieser Typ der Probleme zeigen die insbesondere Schwierigkeit dass obwohl ein der Felder in Euler-Beschreibung (Strömung) der Bewegung angenommen ist, die Bewegung des anderen Feldes in Lagrange-Beschreibung (Struktur) definiert ist. Zusätzlich, im Rahmen von numerischen Verfahren (Finite Volumen, Finite Elementen usw.) sind die Diskretisierungen der beiden Felder überhaupt voneinander verschiedenen (grober oder feiner) weil die gewünschte Resolutionen der beiden Felder ganz unterschiedliche voneinander sind.

Diese Situation wird immer schwieriger wenn man isogeometrische Analyse für die Diskretisierung der Struktur nutzt obwohl die Strömung mit niedriggradigen Verfahren diskretiziert ist weil in diesem Fall die Oberflächen in der Zwischenschicht höchst nicht-übereinstimmungen sind.

Das gekoppelte Problem wird durch dem partitionierten Gauß-Seidel Algorithmus kombiniert mit dem Aitken Relaxationverfahren gelöst. Um die Felder (Verschiebungen und Kräfte) durch der Zwischenschicht zu übertragen, das Mortar-basierte Übertragungsverfahren wird genutzt, das für den Fall der getrimmten multipatch Non-Uniform Rational B-Spline Flächen adoptiert ist. 


NREL Windturbine

Die NREL Windturbine wurde im numerischen Windkanal der Lehrstuhl mit klassichen Finite Elemente gelöst und die Ergebnisse in vergleich zu Versuchsmessungen können in der Doktorarbeit von Dr.-Ing. Stefan Sicklinger gefunden werden. In dieser Doktorarbeit wurden die Ergebnisse der gekoppelten Simulation mit Abaqus für die Struktur, OpenFOAM für die Strömung und EMPIRE open-source Software für die Datenübertragung gezeigt wenn man auch Kontroll einsätze.

Im Rahmen von iBRA, wird das Modell als getrimmtes multipatch Kirchhoff-Love Schale Modell angenommen, das mehr als 60 Patches enthält. Ein Vergleich zu den klassischen Finite Elemente wird für ein einfacher Strömungfall gemacht und die entsprechende Ergebnisse können sich unten gesehen werden.

Der Ziel ist die ganze Entwurfs- und Analyse-prozess mit dem iBRA Verfahren zu automatisieren und die Vorteile der multipatch isogeometrischen Analyse als auch der multipatch isogeometrischen Datenübertragungsverfahrens in FSI Simulationen zu evaluieren.


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