Forschungsbericht 2013
No-Welle - Numerische Optimierung von Schiffen mit hohem Wellenwiderstand
Das Teilvorhaben A-Welle im Verbundvorhaben No-Welle befasst sich mit der Weiterentwicklung von praxistauglichen simulationsbasierten Methoden zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Schiffen durch Formoptimierung. Der Fokus der technischen Ziele liegt auf der Reduktion des Wellenwiderstands bei gleichzeitiger Berücksichtigung viskoser bzw. turbulenter Widerstandsbeiträge. Grundlage der Entwicklungen sind kontinuierlich-adjungierte Theorien zur Sensitivitätsanalyse in komplexen viskosen Strömungen. Primäres wissenschaftliches Ziel des geplanten Vorhabens ist die Erweiterung des adjungierten Strömungssimulationsverfahrens zur Behandlung von Zweiphasenproblemen und Turbulenz. Die damit verbundene erstmalige Berücksichtigung der freien Wasseroberfläche in einem adjungierten Kalkül ermöglicht es, die Energieeffizienz von Schiffen mit hohem Wellenwiderstandsanteil zu optimieren. Die beabsichtige Ergänzung des Optimierungsverfahrens um ein adjungiertes Turbulenzmodell erhöht die Genauigkeit der Sensitivitätsprognose und beschleunigt die Konvergenz des Optimierungsverfahrens. Da der Robustheit des numerischen Verfahrens für die industrielle Akzeptanz eine ganz besondere Bedeutung zukommt, werden zusätzlich Methoden zur Behandlung des adjungierten Strömungsfeldes im Bereich von scharfkantigen Übergängen (Diskontinuitäten) der Ausgangsgeometrie entwickelt. Ergänzend zur bestehenden Anbindung an ein schiffbauliches CAE-System werden zur Beschleunigung des Gesamtoptimierungsprozesses ein Modul zur CAD-freien Geometriemanipulation entwickelt und Techniken zur effizienten Berücksichtigung geometrischer Nebenbedingungen integriert. Stichworte
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