TAU
TAU ist eine Software für die numerische Lösung der kompressiblen Strömungsgleichungen auf unstrukturierten bzw. hybriden Rechennetzen. Sie verwendet gängige physikalische Strömungs- und Turbulenzmodelle (RANS, hybrid RANS/LES, LES, laminar-turbulente Transition) und numerische Algorithmen für effiziente stationäre sowie zeitgenaue Simulationen (z.B. Mehrgitter, duales Zeitschrittverfahren). Die automatische Partitionierung des Rechengitters in parallel zu simulierende Strömungsbereiche erlaubt die effiziente Ausnutzung von Hochleistungsrechnern (HPC). Durch fortschrittliche Techniken wie Netzdeformation und -adaption, Netzüberlappung (Chimera) und Starrkörperrotation eignet sich TAU damit besonders für komplexe aerodynamische Fragestellungen der Luft- und Raumfahrt. Die adjungierte Version des Strömungslösers kann für die effiziente, Gradienten-basierte aerodynamische Auslegungsoptimierung verwendet werden. Die nahtlose Integration in die Simulations- und Software-Umgebung FlowSimulator erlaubt zudem die Einbindung in multidisziplinäre Analysen und Optimierungsprozesse.
Damit hat sich TAU als wichtiges Werkzeug für aerodynamische Simulationsaufgaben am DLR etabliert und findet breite Anwendung in der deutschen und europäischen Luft- und Raumfahrtindustrie sowie in der Forschung.
Wesentliche Merkmale
- Finite-Volumen Verfahren 2. Ordnung mit dualer cell-vertex Metrik
- explizite (Runge-Kutta) und implizite Zeitintegrationsverfahren (Backward-Euler)
- verschiedene Turbulenz- und Transitionsmodelle (SA, SST, RSM, -Reϴ,t, eN-Methode)
- skalenauflösende Simulationen mittels hybrid RANS/LES und LES
- MPI-basierte Kommunikation für die parallelen Berechnungen auf Hochleistungsrechnern (HPC)
- Techniken für Starrkörperbewegung, Netzdeformation, -adaption und -überlappung (Chimera)
- lineare Frequenzbereichs- und Adjungiertenlöser
- Integration in multidisziplinäre Simulationsumgebung FlowSimulator
- dedizierte Erweiterung der Fähigkeiten und Modelle für Raumfahrtanwendungen verfügbar
Anwendungsgebiete
TAU hat sich über die Jahre als Standardwerkzeug für die numerische Strömungssimulation in der Luft- und Raumfahrt etabliert. In der Flugzeugaerodynamik wird TAU zum Beispiel für den Entwurf klimafreundlicher Konfigurationen, Fragestellungen der Triebwerk- und Propellerintegration, hochgenaue Vorhersagen am Rande des Flugbereiches oder multidisziplinäre Analysen inkl. Strukturverformung und bewegten Steuerflächen („virtueller Flugversuch“) eingesetzt. Mit Hilfe der dedizierten Erweiterungen für Hyperschallströmungen wird die Aero- und Thermodynamik von startenden Raketen sowie Raumfahrzeugen beim Wiedereintritt simuliert. Weitere Anwendungen finden sich zum Beispiel in der Simulation von Hubschraubern, Windkraftanlagen oder Wechselwirkungen von Luftfahrzeugen mit der Atmosphäre.
Weiterführende Links
Lizenzhinweis
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