Schlussbericht zum "DLR-Beitrag Smart Modeling of flying Transport Vehicles" (SMARTfly), Entwicklung exakter und effizienter Modellierungen und Simulationsmethoden für den Entwurf von Fluggeräten und Triebwerken zum LuFo-VI-1-Verbund "DIGIfly"

Abstract

In SMARTfly wurden Methoden für die numerische und datengetriebene Simulation entwickelt, ausgebaut und in Bezug auf ihre Leistungsfähigkeit untersucht. Dabei stand zum einen die Weiterentwicklung der CFD Software von ONERA, Airbus und DLR (CODA) im Fokus. Die Arbeiten umfassten datengetriebene Turbulenzmodellierung basierend auf künstlichen neuronalen Netzen, die Erweiterung des inkompressiblen Lösers, die implizite Behandlung nicht lokaler Randbedingungen, die Bereitstellung der Methode der "Manufactured Solutions" sowie die Unterstützung der Industriepartner. Zum anderen wurden Methoden der künstlichen Intelligenz, des maschinellen Lernens und der Datenfusion verfolgt. Dafür wurden verbesserte Ersatzmodellen und tiefe neurale Netzen entwickelt und in die DLR Software SMARTy und AutoOpti integriert. Ferner wurde die Einbindung und Analyse nichtlinearer, kernel-basierter Dimensionsreduktionsverfahren, die Anbindung von Bibliotheken für künstliche Neurale Netze an SMARTy, die Weiterentwicklung von Datenfusionsmethoden, sowie die Entwicklung von Methoden zur Charakterisierung und Propagation von Unsicherheiten vorangetrieben. Die Methoden wurden unter Zuhilfenahme des Simulationsumgebung FlowSimulators in Prozessketten überführt und für Testfälle anhand umfangreicher Datensätze für Flugzeuge untersucht. Weiterhin wurde die Erstellung von Polaren für Hubschrauber unter Verwendung des inkompressiblen CODA Lösers, ein industrieller Testfall zur Demonstration der datengetrieben Turbulenzmodellierung, die multidisziplinäre Optimierung von Triebwerkskomponenten und ein Testfall zur Analyse von Datenfusionsfähigkeiten im Bereich der numerischen Aeroakustik untersucht. Die Simulationsskripte wurde den Industriepartner bereitgestellt und diese hinsichtlich der effizienten Integration von CODA und SMARTy in ihre jeweiligen Prozesse beraten. Best Practice Richtlinien wurden ausgebaut und neue Vorgaben in einer engen Verzahnung mit allen Partnern erarbeitet.