Abteilung Simulationsumgebungen
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Die Abteilung Simulationsumgebungen entwickelt Methoden und Software zur effizienten, multidisziplinären Analyse und Optimierung von Flugzeugen.
Die Zielsetzung ist eine konsistente digitale Beschreibung von Fluggeräten in den gewünschten, problemspezifischen physikalischen Modellierungstiefen. Für hochauflösende Simulationsverfahren werden Methoden und Algorithmen konzipiert und implementiert, die auf modernen Hochleistungsrechnern skalieren.
Forschungsschwerpunkte sind
- Zur deterministischen multidisziplinären Optimierung (MDO) von Flugzeugen werden modulare Frameworks konzipiert und realisiert, die eine automatisierte, gradientenbasierte MDO für eine große Zahl von Optimierungsparametern unterstützen.
- Mit Hilfe von Methoden der algorithmischen Differentiation wird eine konsistente und performante Sensitivitätsanalyse für iterative Berechnungsmethoden, wie z.B. CFD- und CSM-Verfahren, im Vorwärts- und Rückwärtsmodus entwickelt und bereitgestellt. Konsistente Ableitungsinformationen sind essentieller Bestandteil gradientenbasierter Lösungs- und Optimierungsalgorithmen.
- Unter Verwendung der HPC-Umgebung FlowSimulator und seiner Simulationsbausteine (Plug-Ins) werden modulare Software-Templates für komplexe, instationäre, Fluid-Struktur-gekoppelte Simulationsszenarien entwickelt. Für hochauflösende numerische Analysen sind parallel und algorithmisch effiziente Methoden erforderlich. Die Simulations-Templates werden von Fachinstituten zur Lastanalyse oder zur Vorhersage von Flugmanövern verwendet.
- Zur Integration in multidisziplinäre Simulations- und Optimierungsumgebungen werden HPC-fähige Simulationsbausteine für Produktanalysen und Optimierungen entwickelt, angepasst und bereitgestellt. Adressiert werden Finite-Element-basierte Methoden der Strukturmechanik, lineare und nicht-lineare CFD-Methoden für die effiziente Berechnung zeitlich-periodischer Strömungen sowie schnelle und robuste Panelmethoden für parallele Berechnungen hunderttausender, z.T. instationärer aerodynamischer Lastfälle.
- Es sollen parametrische CAD-Lösungen für simulationsbasierte Produktanalysen konzipiert und bereitgestellt werden. Im Fokus stehen die Integration in multidisziplinäre Simulations- und Optimierungsumgebungen (CAD-in-the-Loop) sowie die Differentiation zur durchgängigen Unterstützung von gradientenbasierten Formoptimierungen. Darüber hinaus sollen, ausgehend von einem CAD-Modell, Simulationen in unterschiedlicher Modellierungstiefe ermöglicht werden.
- Die Abteilung erarbeitet Datenmanagement- und Analyse-Systeme für große und heterogene Daten aus Experiment und Simulation. Durch Softwaretechniken zur Zusammenführung von Real- und Simulationsdaten entstehen prognosefähige digitale Zwillinge.