Weiterentwicklung einer Softwareschnittstelle zwischen CalculiX und TRACE zur Analyse thermaler Fluid-Struktur-Interaktionen

Abstract

Das Institut für Antriebstechnik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist mit seinen Forschungsarbeiten auf die Entwicklung leistungsfähiger und umweltfreundlicher Flugantriebe und Kraftwerkturbinen ausgerichtet. Eine Kernkompetenz der Turbinenabteilung am Standort Göttingen ist die Untersuchung von Turbinenbeschaufelungen im Hinblick auf eine Reduzierung der Verluste sowie Fragestellungen zum Wärmeübergang und zur Effektivität von Kühlmaßnahmen. Zu diesem Zweck wird der institutsinterne RANS-Strömungslöser TRACE mit dem FE-Solver CalculiX durch den Austausch von Randbedingungen gekoppelt. Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine geeignete Softwarearchitektur für die bestehenden Python- und Bash-Routinen zur Kopplung der Randbedingungen zwischen Struktur- und Fluiddomäne zu finden und diese in einem strukturierten Python-Programm zusammenzufassen. Ergänzend soll eine Funktion zur Interpolation von Randbedingungen zwischen inkompatiblen Netzen implementiert werden. Die Ergebnisse sollen anhand von Beispielen aus der Literatur überprüft werden. Python ist eine einfach zu erlernende, höhere und bereits interpretierte Programmiersprache, die besonders im Hinblick auf ihren interaktiven Modus und der Vielzahl an verfügbaren wissenschaftlichen Bibliotheken besonders für den hier beschriebenen Anwendungsfall geeignet ist.