Entwicklung eines numerischen Verfahrens zur Berechnung der Wechselwirkung zwischen inkompressiblen Strömungen und linear-elastischen Strukturen

Das Ziel der Arbeit ist die Anwendung der Erhaltungsgleichungen zur möglichst genauen Beschreibung des Verhaltens der bei der Fluid-Struktur-Wechselwirkungen berücksichtigten Kontinua, die dann mittels der Finite Volumen Methode (FVM), sowohl im Domain des Fluids, als auch des Festkörpers gelöst werden. Resultierende Algorithmen sollen zur gekoppelten Berechnung viskoser, bzw. turbulenter Strömungen mit freien Oberflächen und linear-elastischer Konstruktionen sowohl in maritimen, als auch in anderen technischen Bereichen dienen. Eine weitere Verbreitung auf die nichtlineare Festigkeitsprobleme ist im Prinzip möglich.

Der Schwerpunkt der Forschung ist in der Weiterentwicklung der Methode für die Festigkeitsanalyse der speziellen Konstruktionsformen wie Platten, Schalen und Membranen, angesiedelt. Die Kopplung mit der an unserem Arbeitsbereich entwickelten FVM für die Strömungssimulation erfolgt durch einen sequentionellen Ansatz, wobei die Fluidströmung und Festkörperverformung nacheineinander gelöst werden. Die Kraftübertragung und die Gitteranpassung werden mehrmals innerhalb eines Zeitschritts durchgeführt. Damit wird am Ende des Zeitschritts eine Lösung des gekoppelten Gleichungssystems erhalten.

Abb.: Strömungsinduzierte Schwingungen einer elastischen Platte

Bearbeiter: Dipl.-Ing. Muris Torlak
Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Milovan Peric, Prof. Dr.-Ing. Gerhard Jensen

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