Studie zur 1D/3D-Kopplung von Systemsimulationsmodellen und Feldsimulationsmodellen

Ziel dieser Arbeit ist es, erstmals einen Überblick über derzeit verfügbaren Kopplungsprogramme
zu geben sowie eine Übersicht über bereits realisierte 1D/3D-Co-Simulationen. Dabei werden
die theoretischen Möglichkeiten für eine Realisierung der Kopplung aufgezeigt und miteinander
verglichen.
In dieser Arbeit werden zunächst die strömungsmechanischen Grundgleichungen, auf denen die Berechnungsalgorithmen für die Simulationen basieren, vorgestellt. Dabei werden auch die Besonderheiten von turbulenten Rohrströmungen und der Stromfadentheorie erläutert. Im Kapitel
Simulation und Kopplung wird dann mit einigen Begriffsdefinitionen die Basis für eine einheitliche
Sprache gelegt. Es folgt eine kurze Vorstellung der 1D- und 3D-Simulation, beispielhaft werden dabei jeweils die Simulationsprogramme vorgestellt, die auch im AMoCaF-Projekt verwendet werden sollen. Anschließend wird der Frage nachgegangen, welche Möglichkeiten für die Umsetzung einer Kopplung existieren. Dabei werden auch die Besonderheiten einer 1D/3DCo-Simulation betrachtet.
Im Mittelpunkt des vierten Kapitels steht die Darstellung der bereits existierenden Kopplungsprogramme.
Neben den technischen Details der Programme werden auch bereits mit ihnen realisierte
1D/3D-Co-Simulationen vorgestellt. Zum Abschluss wird ein Fazit gezogen, welche
Möglichkeit sich für die Realisierung eignet und ein Ausblick auf zukünftige Untersuchungen
gegeben.

Inhaltsverzeichnis

• 1 Einleitung
• 2 Strömungsmechanische Grundlagen
  • 2.1 Grundgleichungen
  • 2.2 Reynoldszahl
  • 2.3 Turbulente Strömungen
  • 2.4 Turbulente Durchströmungen
    • 2.4.1 Wandschubspannung
    • 2.4.2 Einlauflänge
  • 2.5 Stromfadentheorie
• 3 Simulation und Kopplung
  • 3.1 Simulation
  • 3.2 1D-Strömungssimulation
  • 3.3 CFD Computational Fluid Dynamics
  • 3.4 Kopplung
  • 3.5 Schnittstellen
  • 3.6 Kopplungsabläufe
    • 3.6.1 Implizite Synchronisation
    • 3.6.2 Explizite Synchronisation
  • 3.7 Besonderheiten bei 1D/3D-Co-Simulation
    • 3.7.1 Übergebene Parameter
    • 3.7.2 Flow Pattern Mapping
• 4 Kopplungssoftware
  • 4.1 Indirekte Vernetzung
    • 4.1.1 MpCCI
    • 4.1.2 TISC
    • 4.1.3 vif
    • 4.1.4 PALM
    • 4.1.5 STARLink
    • 4.1.6 FLUENTLink
    • 4.1.7 SimulationX und Fluent
  • 4.2 Direkte Vernetzung
    • 4.2.1 Virtual Engines v5.0
    • 4.2.2 KULI cfd
    • 4.2.3 GT-POWER
    • 4.2.4 Wave und VECTIS
    • 4.2.5 PROMO und FIRE
    • 4.2.6 AMESim und FIRE
• 5 Zusammenfassung und Ausblick

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die Studienarbeit befasst sich mit der Kopplung von Systemsimulationsmodellen (1D) und Feldsimulationsmodellen (3D), insbesondere im Kontext des Airbus Projekts AMOCAF. Das Ziel ist es, eine umfassende Recherche zur 1D/3D-Kopplung durchzuführen, die sowohl die prinzipielle Funktionsweise als auch die Analyse von verfügbaren Kopplungstools umfasst.

• Analyse der 1D/3D-Kopplungstechnik
• Bewertung der Leistungsfähigkeit von Kopplungstools
• Untersuchung der Funktionsweise verschiedener Softwarelösungen
• Identifizierung von Schlüsselparametern und Schnittstellen
• Bewertung der Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis

Zusammenfassung der Kapitel

• Kapitel 1: Die Einleitung führt in die Thematik der 1D/3D-Kopplung ein und erläutert den Kontext des Airbus Projekts AMOCAF.
• Kapitel 2: Dieses Kapitel beleuchtet die strömungsmechanischen Grundlagen, die für das Verständnis der 1D/3D-Kopplung relevant sind, einschließlich der Reynoldszahl, turbulenter Strömungen und der Stromfadentheorie.
• Kapitel 3: Dieses Kapitel behandelt die Simulation und Kopplung von 1D- und 3D-Modellen. Es werden verschiedene Simulationsansätze, Kopplungstechniken und Schnittstellen vorgestellt.
• Kapitel 4: Dieser Abschnitt bietet eine detaillierte Übersicht verschiedener Kopplungssoftwares, die sowohl indirekte als auch direkte Vernetzungsmethoden ermöglichen. Die verschiedenen Tools werden hinsichtlich ihrer Funktionsweise, Leistungsfähigkeit und Anwendungsmöglichkeiten bewertet.

Schlüsselwörter

Die Studienarbeit befasst sich mit den zentralen Themen der 1D/3D-Kopplung, Systemsimulation, Feldsimulation, CFD, AMOCAF, Kopplungssoftware, indirekte und direkte Vernetzung. Die wichtigsten Schwerpunkte liegen auf der Analyse und Bewertung von verschiedenen Kopplungstools und deren Anwendungsmöglichkeiten in der Flugzeugentwicklung.

Details

• College: Hamburg University of Technology (Technische Thermodynamik)
• Grade: 1,0
• Author: Dipl.-Ing. Imke Krüger (Author)
• Publication Year: 2007
• Pages: 45
• Catalog Number: V93989
• ISBN (eBook): 9783640192724
• ISBN (Book): 9783640863013
• Language: German
• Tags: Studie Systemsimulationsmodellen