Untersuchung verschiedener Netzadaptionsstrategien der Tau-Adaption

Abstract

Das Thema dieses Berichtes ist eine vergleichende Untersuchung verschiedener Netzadaptionsstrategien im Sinne der Wahl des Verfeinerungsindikators, der Anzahl der Adaptionsschritte und der zusätzlichen Netzpunkte, um Referenzergebnisse möglichst gut zu approximieren. Die dazu nötigen Arbeiten wurden im Rahmen des Projektes Digital-X ausgeführt und sind seinem Ziel der Bereitstellung effizienter hochgenauer Simulationssoftware auf der Basis des TAU-Codes zugeordnet. Eine zusammenfassende Beschreibung der Ver- und Entfeinerungsalgorithmen der TAU-Adaption dient dem besseren Verständnis des Zusammenwirkens von Verfeinerungsindikatoren und eigentlicher Netzverfeinerung. Sie enthält eine im Rahmen des Projektes entstandene Erweiterung der Hexaederadaption, mit der ein Teil der netz- und algorithmenbedingt existierenden Einschränkungen an die resultierenden Netze aufgehoben werden soll. Das verwendete Testbeispiel, der ONERA-M6-Flügel, stellt einen Kompromiss zwischen der Komplexität industriell relevanter Probleme und der Handhabbarkeit in einer systematischen Untersuchung auf verschiedenen Gittertypen, verschiedenen Indikatoren und Parametervariationen mit einer großen Zahl einzelner Rechnungen dar. Insbesondere ermöglicht es noch die Konstruktion von zweifach global verfeinerten Gittern zur Simulation von Referenzwerten zur Bewertung der lokalen Adaption. Diese simulierten Referenzen wurden mit den gleichen Solver-Einstellungen berechnet wie in den lokal adaptierten Rechnungen und können daher als frei von Messungenauigkeiten und Modellierungen angesehen werden, die die Untersuchung der lokalen Adaption stören würden. Der grafische Vergleich der aerodynamischen Beiwerte aus lokal adaptierten Rechnungen auf verschiedenen Netztypen, unter Verwendung verschiedener Verfeinerungsindikatoren und verschiedener Anteile von neuen Punkten sowie mehrfacher Adaptionszyklen macht den Hauptteil des Berichtes aus. Etwas überraschend konnte die vermutete systematische Überlegenheit der adjungierten-basierten Verfeinerungsindikatoren über die einfacheren differenzen-basierten Indikatoren nicht nachgewiesen werden. Schließlich werden im letzten Abschnitt einige mögliche Ursachen für die nicht nachweisbare oder fehlende Überlegenheit der adjungierten-basierten Adaptionsindikatoren dargestellt. Angesichts des hohen Aufwandes zur Berechnung der adjungierten Lösung wird eine vorläufige Best-Practice-Empfehlung für die Berechnung stationärer Flügelströmungen und vergleichbarer Probleme zugunsten der einfacheren differenzen-basierten Indikatoren gegeben.