Aerodynamische Form-Optimierungen mit Simulation

Aerodynamische Optimierungen mittels CFD (Computational Fluid Dynamics) gehören seit vielen Jahren zum Tagesgeschäft im Automotive- und Aerospace-Sektor. In automatisierten Designprozessen werden dabei die Formen der untersuchten Produkte so verändert, dass das Produktverhalten verbessert wird, d.h. die Umströmung oder Durchströmung des Fluids (Wasser, Luft etc.) optimal ist.

Prominente Beispiele für hochoptimierte Produkte bzw. Komponenten sind die Tragflügel von Flugzeugen, Autokarosserien, Turbolader, Pumpen oder auch ganze Schiffsrümpfe.

Ingenieure müssen neben den physikalischen und konstruktionsrelevanten Details der Anwendung auch die eingesetzte Softwaretools im Griff haben. Für hochautomatisierte Designprozesse wie bei der simulationsgetriebenen Optimierung sind dabei die folgenden Themen zu betrachten:


  • CAD Geometrie
  • Vernetzung / Diskretisierung
  • Simulation
  • Optimierungsalgorithmen

So muss bspw. die CAD-Geometrie robust und vollständig automatisierbar sein, also z.B. parametrisierte Geometrie ohne Ausfälle erzeugt werden können. Hier sind ferner geometrische Nebenbedingungen einzuhalten für jeden erzeugten Design-Kandidaten.

Diese Designs müssen im Anschluss ebenfalls automatisierbar vernetzbar sein, wofür es einige Dinge zu beachten gilt, wie etwa dass Flächen-Patches immer eindeutig identifizierbar sind.

Neben der finalen Automatisierung der Simulation müssen Ingenieure bis zu einem gewissen Grad auch Optimierungsstrategien verstehen, um hier bestmöglich auswählen zu können. Die Wahl eines ungeeigneten Optimierungsalgorithmus etwa kann sehr schnell teuer und zeitaufwendig werden.

In dem nachstehenden Artikel "Aerodynamic Shape Optimization: A Practical Guide" werden diese Punkte detailliert beleuchtet und die wichtigsten Aspekte mit Blick auf eingesetze CAE-Tools zusammengefasst:

Aerodynamic Shape Optimization: A Practical Guide

https://www.caeses.com/…

Über die FRIENDSHIP SYSTEMS AG

Die Firma FRIENDSHIP SYSTEMS AG entwickelt und vertreibt die Software CAESES. CAESES ist eine Anwendung für Ingenieure, die simulationsgetriebene Formoptimierungen automatisiert durchführen möchten. Typische Anwendungen sind die strömungsbasierte Optimierung von Schiffsrümpfen, Turboladern, Pumpen und Triebwerken. Meist ist das Ziel eine bessere Energie-Effizienz oder auch die Robustheit der Designs hinsichtlich der Performance und der Herstellung. FRIENDSHIP SYSTEMS wurde 2001 gegründet und sitzt mit dem gesamten Team in Potsdam, Deutschland.

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