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„Sharp Immersed Boundary“ Implementierung zur Ermöglichung von Strömungsakustiksimulationen um komplexe Geometrien

Dierke, Jürgen (2021) „Sharp Immersed Boundary“ Implementierung zur Ermöglichung von Strömungsakustiksimulationen um komplexe Geometrien. DAGA 2021, 15.-18. Aug. 2021, Wien, Österreich. ISBN 978-3-939296-18-8.

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Abstract

Das Berechnen von Strömungsakustik um komplexe Geometrien scheitert oft an der Vernetzung. Blockstrukturierte Vernetzungen unter Berücksichtigung der Randbedingungen ist häufig schwierig und führt zu schlechter Gitterqualität. Unstrukturierte Verfahren benötigen teils aufwändige Aufbereitung der Geometrie um kleinste Elemente zu verhindern, welche den Zeitschritt limitieren würden. Die hier, in den strukturierten finiten Differenzen Computational AeroAcoustic (CAA) Code PIANO (basierend auf 4.Ordnung finite Dispersion Relation Preserving (DRP) Differenzen), implementierte Sharp Immersed Boundary (IBC) wird nur durch die Gitterfeinheit im Zeitschritt limitiert, nicht durch die Elementgrößen der Oberflächenbeschreibung. Das bedeutet, dass der Geometrieaufbereitungsaufwand sehr gering ist. In Kombination mit Hängenden Knoten ist die Gittergenerierung vollständig automatisierbar und dauert selbst für ganze Flugzeuge nur ein paar Minuten. Die Implementierung basiert auf Ghostpoints (GP), d.h. kartesische Netzpunkte, die unmittelbar an das Rechengebiet angrenzend, aber außerhalb verortet sind. Da mehr als ein GP an derselben Stelle existieren kann, oder auch im Fluid, sind auch sehr kantige oder dünne Geometrien handhabbar. Die Reduktion der Ordnung von 4.ter Ordnung DRP bis zu 2.Ordnung am Rand sorgt für hohe Stabilität. Eine Verfeinerung des Gitters um die Geometrie kann einen Genauigkeitsverlust verhindern. Die Implementierung wird vorgestellt und die Vorteile der Vernetzung an Hand einiger Beispiele dargestellt.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/144202/
Document Type:Conference or Workshop Item (Speech)
Title:„Sharp Immersed Boundary“ Implementierung zur Ermöglichung von Strömungsakustiksimulationen um komplexe Geometrien
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthor's ORCID iD
Dierke, JürgenJuergen.Dierke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4882-9622
Date:August 2021
Refereed publication:Yes
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
ISBN:978-3-939296-18-8
Status:Published
Keywords:CAA, Finite differences, Immersed Boundary, IBC, strukturiertes Gitter
Event Title:DAGA 2021
Event Location:Wien, Österreich
Event Type:international Conference
Event Dates:15.-18. Aug. 2021
Organizer:DEGA, Österreichische Akademie der Wissenschaften, Institut für Schallforschung (ISF)
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:Efficient Vehicle
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L EV - Efficient Vehicle
DLR - Research theme (Project):L - Virtual Aircraft and  Validation
Location: Braunschweig
Institutes and Institutions:Institute for Aerodynamics and Flow Technology > Technical Acoustics
Deposited By: Dierke, Jürgen
Deposited On:04 Jan 2022 10:30
Last Modified:04 Jan 2022 10:30

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