Beschreibung
Aeroelastische Phänomene und Herausforderungen
In der Strömungssimulation wird die umströmte Struktur oft als starr angenommen, was die Physik nur vereinfacht abbildet. Strömungskräfte können Verformungen und Bewegungen der Struktur hervorrufen, die wiederum das Strömungsfeld beeinflussen. Diese Wechselwirkungen können zu aeroelastischen Instabilitäten führen, die Bauteile beschädigen oder zerstören. Besonders in Turbomaschinen verursachen instationäre Strömungsfelder hohe Wechsellasten, die Dauerschwingbruch oder selbsterregte Schwingungen wie Flutter auslösen. Bei Windenergieanlagen beeinflusst die Pitch- und Generatorregelung das aeroelastische Verhalten und verstärkt die Kopplung zwischen Struktur- und Strömungseffekten.
Akustische Berechnung und Methoden
Zur Analyse aeroelastischer Instabilitäten und der Fluid-Struktur-Interaktion stehen am TFD umfassende Simulationsmethoden zur Verfügung. Zeitbereichsverfahren analysieren dynamische Wechselwirkungen detailliert, während lineare und nichtlineare Methoden im Frequenzbereich spezifische Phänomene untersuchen. Eine breite Auswahl an Softwarepaketen ermöglicht es, je nach Anwendungsbereich die beste Simulationsstrategie zu wählen, um zuverlässige Lösungen für komplexe Herausforderungen in Turbomaschinen und Windenergieanlagen zu entwickeln.
Einsatzgebiete und Softwarepakete
Unsere CAA-Simulationen finden Anwendung in vielfältigen Bereichen wie Turbomaschinen oder Windenergieanlagen. Für präzise Ergebnisse setzen wir spezialisierte Software ein, darunter:
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ANSYS CFX
ANSYS CFX ist ein kommerzieller Strömungslöser für stationäre und instationäre Strömungen (Finite-Volumen-Verfahren).
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ANSYS Classic
ANSYS Classic ist ein kommerzieller Finite-Elemente-Löser für Strukturmechanik.
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linearTRACE
linearTRACE (Turbomachinery Research Aerodynamic Computational Environment, DLR) ist ein zeit-linearisiertes Finite-Volumen-Verfahren, das turbomaschinenspezifische aeroelastische Problemstellungen im Frequenzbereich löst.
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SIMPACK
SIMPACK ist eine kommerzielle Mehrkörpersystem-Simulationssoftware, die zur Simulation von Windenergieanlagen u.a. mit dem Aerodynamik-Code AeroDyn gekoppelt werden kann. AeroDyn basiert auf der Blattelement Momentum (BEM) Theorie und wurde am US National Renewable Energy Laboratory (NREL) entwickelt.
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FAST
FAST (Fatigue, Aerodynamics, Structures, and Turbulence) ist eine integrierte Aeroelastik-Software für Windenergieanlagen, die am US National Renewable Energy Laboratory (NREL) entwickelt wurde. Diese koppelt den BEM-Code AeroDyn (s.o.) mit einer Modal- und Mehrkörpersystemformulierung für die Strukturdynamik der Anlage. FAST ermöglicht sowohl Simulationen im Zeitbereich, als auch die Linearisierung eines nicht-linearen aeroelastischen Windenergieanlagenmodells.
Ansprechpartner
30823 Garbsen
