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Theoretische Untersuchungen zur Aerodynamik von Luftschiffen bilden einen Schwerpunkt meiner Tätigkeiten am IAG. Im Rahmen dieser Arbeiten wurden Näherungsmethoden zur effizienten Berechnung der komplexen, ablösebehafteten Strömung um Luftschiffkörper enwickelt. Diese Verfahren dienten beispielsweise zur Simulation der Rumpfumströmung des Zeppelin NT. Parallel am IAG durchgeführte Windkanalversuche konnten dabei zur Verfahrensvalidierung genutzt werden.
Weitere Arbeiten betreffen die Widerstandsermittlung an axial angeströmten Rotationskörpern. Um eine zuverlässige Berechnung auch bei kleinen Reynoldszahlen zu ermöglichen werden vorhandene Grenzschichtverfahren hinsichtlich der Umschlagsberechnung und der Erfassung laminarer Ablöseblasen erweitert. Durch die Koppelung mit einem Optimierungsalgorithmus werden Formoptimierungen zur Widerstandsminimierung von Rotationskörpern ermöglicht.
Darüberhinaus werden Berechnungsmethoden entwickelt um die gegenseitige Beeinflussung von Propeller und Luftschiffrumpf zu ermitteln. Ziel dieser Arbeiten ist die Auslegung und die aerodynamische Optimierung der Gesamtkonfiguration zur Minimierung der erforderlichen Antriebsleistung.
Bei der Profilumströmung im Bereich kleiner Reynoldszahlen treten häufig laminare Ablöseblasen auf, die theoretisch schwer zu erfassen sind. Eine zuverlässige Widerstandsberechnung wird dadurch erschwert. Auch die routinemäßige Bestimmung des laminar-turbulenten Überganges stellt ein noch nicht zufriedenstellend gelöstes Problem dar. Für den Entwurf und die Optimierung von Profilen werden vorhandene Berechnungsmethoden in dieser Hinsicht weiterentwickelt und verbessert.
Insbesondere beim Entwurf subsonischer Tragflügelprofile bestehen am Institut langjährige Erfahrungen. Zur Analyse der Profile finden, je nach Machzahl-Bereich, verschiedene Berechnungsverfahren Anwendung (Potential-Grenzschichtverfahren, Euler-Methoden, Navier-Stokes-Verfahren). Eine Überprüfung der theoretischen Ergebnisse ist durch Vermessungen im Laminarwindkanal des Instituts möglich. Die dort durchgeführten umfangreichen experimentellen Untersuchungen kommen der Weiterentwicklung der Auslegungs- und Analyseverfahren zu Gute.
Zur widerstandsoptimalen Auslegung von Rotationskörpern wurden die am Institut entwickelten Berechnungsverfahren mit einem Optimierungsalgorithmus gekoppelt. Da bei der aerodynamischen Optimierung häufig Zielfunktionen mit komplexen Topologien vorliegen (z. B. Widerstandsbeiwert bei einer bestimmten Reynoldszahl), wird eine Evolutionsstrategie eingesetzt. Diese Methode soll künftig auch bei der Optimierung von Profilen Verwendung finden.
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letzte Änderung: Th. Lutz., 23. 1. 1998
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