Integration constraint-basierter B-Spline-Geometrien in GTlab zur Parametrisierung von Strömungskanälen

Abstract

Die Software GTlab fungiert als Entwurfsprogramm fur den Vorentwurf von Gasturbinen, die in Flugzeugtriebwerken zum Einsatz kommen. Die Modellierung von Strömungskanälen innerhalb dieser Triebwerke wird durch das Programm ermöglicht. Bisher war die Geometriebeschreibung dieser Strömungskanäle jedoch auf lineare Ansätze beschränkt, wodurch die Abbildung komplexerer Designintentionen nur eingeschränkt möglich war. In der vorliegenden Arbeit wird die Modellierung durch die Implementierung von constraint-basierten B-Splines erweitert, wodurch eine präzise und flexible Darstellung von Geometrien ermöglicht wird. Dafür wurde ein Editor für constraint-basierte B-Splines entwickelt. Der Editor gestattet die Erstellung und Bearbeitung von B-Splines, wobei geometrische Constraints, wie Punkte oder Tangenten, interaktiv gesetzt und durch einen Solver automatisch erfüllt werden. Der für diesen Zweck entwickelte mathematische Solver löst die bei der Bearbeitung entstehenden Minimierungsprobleme zuverlässig und gewährleistet, dass Änderungen an der Kurve nur minimale Abweichungen zur ursprünglichen Form verursachen. In Ergänzung dazu wurde ein intuitives GUI-Design in einem Prototypen entwickelt und anschließend in das bestehende GTlab PreDesign-Modul integriert. Zu diesem Zwecke erfolgte die Integration des entwickelten mathematischen Solvers sowie der erforderlichen Datenobjekte in das Datenmodell von GTlab. Darüber hinaus wurde die bereits bestehende GUI basierend auf diesen Objekten erweitert.