Parametrisches Geometrie-Design für die Aerodynamik

Kurzfassung

Gestiegene Leistung von Computern und verbesserte Verfahren für die numerische Simulation umströmter Körper werden die Art und Weise verändern, in der Flugzeuge entwickelt werden. Waren bisher numerische Sudien dreidimensionaler Geometrien nur an Prinzipkörpern möglich, werden in Zukunft schon in der frühen Designphase komplexe Konfigurationen in die Untersuchungen einbezogen. Für die Definition der komplexen Konfigurationen erweisen sich herkömmliche CAD-Verfahren als ungeeignet, da sie den Entwickler hinsichtlich aerodynamischer Eigenschaften nicht unterstützen. Weiterhin sind solche Verfahren nicht für die Modellierung veränderlicher Geometrien oder für Formoptimierungen geeignet. In der vorliegenden Arbeit wird ein alternativer Ansatz vorgestellt, bei dem die Geometrieteile durch spezielle, parametrische Funktionen definiert werden. Ausgehend von zweidimensionalen Kurven werden gewünschte Oberflächen berechnet. Die Verfahren sind in diesem Fall auf den Entwurf von Flugzeugen zugeschnitten. Durch Einsatz solcher Verfahren kann die Zahl der benötigten Eingabeparameter gering gehalten werden. Bisher sind Algorithmen für Flügel- und Rumpfbauteile, sowie Verbindungsflächen zwischen Flügel und Rumpf integriert. Das System ist erweiterbar, so daß es um neue Formen ergänzt werden kann, sobald eine gewünschte Fläche nicht mit der vorhandenen Funktionalität modelliert werden kann. Für die Umsetzung dieses Systems wurde ein objekt-orientierter Ansatz mit einer komfortablen grafischen Benutzerschnittstelle unter Verwendung der Java-Programmiersprache verwendet. Das System ist einsetzbar für aerodynamischen Entwurf auch im Rahmen automatischer Optimierung sowie für sich zeitlich anpassende Konfigurationen.