Abteilung Virtuelles Triebwerk und numerische Methoden

Wie der Name der Abteilung "Virtuelles Triebwerk und Numerische Methoden (VTM)" bereits sagt, sind in dieser Abteilung die Forschungsaktivitäten zum "Virtuellen Triebwerk" und zu den skalenübergreifenden numerischen Methoden als virtuelle Testbenches für neue Triebwerkslösungen zusammengefasst.

Die Entwicklung neuer und wesentlich umweltfreundlicher Triebwerke ist ohne den Einsatz moderner Software-Tools und der zugehörigen numerischen Methoden nicht mehr denkbar. Mit dem "Virtuellen Triebwerk" wird das Triebwerk (und die Gasturbine) in ihrer Gesamtheit abgebildet, so dass alle physikalischen Aspekte, die Komponenten des Triebwerks über alle Skalenebenen und auch deren Wechselwirkungen untereinander berücksichtigt sind.

Die skalenübergreifen Verfahren sowohl auf aerodynamischer als auch auf strukturmechanischer Seite erlauben ein sog. Virtual Testing neuer Triebwerklösungen, wodurch am Computer untersucht werden kann, ob diese neuen Lösungen den komplexen und herausfordernden Anforderungen des langfristigen Einsatzes unter Betriebsbedingungen gewachsen sind und die erforderlich Robustheit und Langlebigkeit bieten.

Wichtig für alle Arbeiten der Abteilung ist eine durchgängige Digitalisierung aller Prozesse und Ressourcen als übergreifende Klammer zwischen Versuch und Simulation. Dadurch wird es möglich, die digitalen Modelle mit experimentellen Daten abzugleichen und zu validieren. Dabei wird angestrebt, die Simulationsmodelle auch durch Machine Learning-Verfahren so effizient zu beschreiben, dass ein Abgleich mit den Versuchsdaten in Echtzeit möglich wird.

Computergestützte Multiphysik

Der Bereich "Computational Multiphysics" beschäftigt sich mit der Entwicklung von numerischen skalenauflösenden Verfahren zur Berechnung und Vorhersage von Versagensphänomenen in hochbelasteten Bauteilen, Werkstoffen und Beschichtungen bei hohen Temperaturen sowie in korrosiver Umgebung.

Skalenauflösende Strömungssimulationen

Skalenauflösende Strömungssimulationen – ermöglicht durch steigende Hardwareleistung – gewinnen zunehmend an Interesse in der Berechnung von Triebwerkskomponenten. Die Herausforderungen liegen unter anderem in der örtlichen sowie zeitlichen Diskretisierung, den Randbedingungen, dem Postprocessing mit großen Datenmengen und der Validierung von niederskaligen Ergebnissen.

Virtuelle Triebwerksplattform

Im Rahmen des Virtuellen Triebwerks beschäftigen wir uns mit dem Daten- und Prozessmanagement zur Untersuchung disziplinübergreifender, triebwerksspezifischer Forschungsfrage und Erarbeitung passender Lösungen.

Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Stefan Reh

stv. Institutsdirektor & Abteilungsleiter
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Test und Simulation für Gasturbinen