Analyse und Beeinflussung von Stoßschwingungen mit Hilfe adjungierter Funktionen

• Antragsteller: Professor Dr. Jörn Lothar Sesterhenn
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 160555789

Ziel nahezu jeder Ingenieurdisziplin ist die Optimierung von technischen Vorgängen. Das Vorgehen ist klassisch erweise erfahrungsbasiert und intuitiv In den letzten Jahren setzt sich in der Strömungsmechanik ein rechnerischer Optimierungsansatz durch. Im Rahmen dieser Arbeit soll damit die Beeinflussbarkeit von zeitabhängigen, transsonsichen Strömungen ermittelt werden. Transsonische Strömungen sind durch lokale Überschallströmungen und Verdichtungsstöße gekennzeichnet und technisch sehr relevant; die Reisegeschwindigkeit aller Verkehrsflugzeuge fallt z.B. in diesen Bereich. Verdichtungsstöße sind sprunghafte Änderungen von Druck, Dichte und Geschwindigkeit über einen sehr kleinen Bereich, und haben erhebliche Folgen für praktisch alle Kenngrößen wie Widerstand oder Auftrieb. Auch kommt es durch Oszillation des Stoßes zu stark wechselnden Lasten und zu reduzierter Kontrollierbarkeit von Flugzeugen. Gleichzeitig stellt die quasi diskontinuierliche Natur dieses Phänomens die Numerik vor große Herausforderungen. Das gilt sowohl für die Berechnung der Strömung selbst, als auch für die adjungierte Lösung, die zur Optimierung benötigt werden. Insbesondere für zeitabhängige Probleme muss die Numerik auf Stöße und auf den Zusammenhang zwischen Strömung und adjungierter Funktionen Rücksicht nehmen.In dieser Arbeit soll ein Verfahren entwickelt werden, das sowohl Strömungen mit Stößen quantitativ genau berechnet, als auch numerisch konsistent adjungierte Lösungen dazu bestimmt. Ziel ist die Berechnung und Beeinflussung der Stoßschwingung (Shock Buffet), also des Wechselspiels von Stoß, Strömungsablösung und Rezirkulation an einem Triebwerkeinlass.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen