Multidisziplinäre Optimierung von Flügeln für Verkehrsflugzeuge mit Berücksichtigung der statischen Aeroelastizität: 54 Tabellen
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Köln
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INHALTSVERZEICHNIS
BEZEICHNUNGEN IX
1 EINLEITUNG 1
2 MULTIDISZIPLINAERER ENTWURF UND OPTIMIERUNG VON TRAGFLUEGELN 5
2.1 MULTIDISZIPLINAERER ENTWURF UND OPTIMIERUNG MIT EINFACHEN
SIMULATIONSVERFAHREN 5
2.2 MULTIDISZIPLINAERE ANALYSE MIT HOCHGENAUEN SIMULATIONSVERFAHREN 6
2.3 MULTIDISZIPLINAERE OPTIMIERUNG MIT HOCHGENAUEN SIMULATIONSVERFAHREN 8
2.3.1 VERFAHREN ZUR MULTIDISZIPLINAEREN OPTIMIERUNG UND RECHENAUFWAND
. 10
2.3.2 BERUECKSICHTIGUNG DER STATISCHEN UND DYNAMISCHEN AEROELASTISCHEN
EFFEKTE 13
3 ENTWURF VON TRAGFLUEGELN FUER VERKEHRSFLUGZEUGE 15
3.1 KONZEPTENTWURF DER BASISKONFIGURATION 15
3.1.1 DIMENSIONIERUNG (SIZING) 17
3.1.2 ENTWURFSDIAGRAMNI 29
3.1.3 FLUEGELAUSLEGUNG 31
3.2 PHYSIKALISCHE ASPEKTE DES TRAGFLUEGELENTWURFS 34
3.2.1 TRANSSONISCHE AERODYNAMIK 34
3.2.2 TRAGFLUEGELSTRUKTUR 47
3.2.3 AEROELASTIK 56
4 MODELLE UND SIMULATIONSVERFAHREN ZUR MULTIDISZIPLINAEREN
TRAGFLUEGELOPTIMIERUNG 71
4.1 BESCHREIBUNG DER GEOMETRIE UND PARAMETRISIERUNGSMETHODEN 71
4.1.1 PARAMETRISIERUNGSMETHODEN FUER HOCHGENAUE SIMULATIONSVERFAHREN .
72
4.1.2 PARAMETRISIERUNG DES FLUEGELPROFILS 73
4.2 SIMULATIONSMODELLE UND RECHENAUFWAND 74
4.2.1 AERODYNAMISCHE SIMULATIONSVERFAHREN 75
4.2.2 STRUKTURMECHANISCHE SIMULATIONSVERFAHREN 77
4.2.3 AUSWAHL DER SIMULATIONSVERFAHREN FUER DIE TRAGFLUEGELOPTIMIERUNG 79
4.3 STROEMUNGS-STRUKTUR-KOPPLUNG 81
4.4 ZIELFUNKTION DER OPTIMIERUNG 82
4.5 OPTIMIERUNGSSTRATEGIEN 85
4.5.1 NUMERISCHE OPTIMIERUNGSVERFAHREN 85
4.5.2 AUSWAHL DES OPTIMIERUNGSVERFAHRENS FUER DIE TRAGFLUEGELOPTIMIERUNG
. 87
5 PROZESSKETTE ZUR MULTIDISZIPLINAEREN TRAGFLUEGELOPTIMIERUNG 89
5.1 BESCHREIBUNG DER PROZESSKETTE UND IHRER BESTANDTEILE 89
5.1.1 FLUGMISSION 91
5.1.2 PARAMETRISCHES CAD-MODELL 93
5.1.3 STROEMUNGSSIINULATION 98
5.1.4 AERODYNAMISCHES NETZ 101
5.1.5 STRUKTURANALYSE 103
5.1.6 STRUKTURMECHANISCHES NETZ 105
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5.1.7 DIMENSIONIERUNG DER TRAGFLUEGELSTRUKTUR 108
5.1.8 INTERPOLATION FUER DIE STROENIUNGS-STRUKTUR-KOPPLUNG 111
5.1.9 DEFORMATION DES AERODYNAMISCHEN VOLUMENNETZES 111
5.1.10 RELAXATION DER DEFORMATIONEN 112
5.1.11 OPTIMIERUNGSVERFAHREN 112
5.2 BESTIMMUNG DER WIDERSTANDSANTEILE 112
5.3 KONVERGENZ DER STROENIUNGS-STRUKTUR-KOPPLUNG 115
6 ERGEBNISSE DER TRAGFLUEGELOPTIMIERUNGEN 117
6.1 NEBENBEDINGUNGEN DER OPTIMIERUNGSRECHNUNGEN 118
6.2 OPTIMIERUNGEN DES INNENFLUEGELPROFILS UND DER VERWINDUNG 119
6.3 OPTIMIERUNGEN DES FLUEGELGRUNDRISSES 132
6.3.1 GLEITZAHLOPTIMIERUNG 132
6.3.2 REICHWEITEN- UND EFFIZIENZOPTIMIERUNGEN 138
6.4 RECLIENZEITEN 167
7 ZUSAMMENFASSUNG 169
8 AUSBLICK 175
LITERATUR 177
A TURBULENZMODELLIERUNG 189
A.L ZEITMITTELUNG DER GRUNDGLEICHUNGEN 189
A.2 TURBULENZMODELLIERUNG MIT WIRBELVISKOSITAETS-MODELLEN 192
A.3 TURBULENZMODELL VON SPALART UND ALLNIARAS 193
B ERGEBNISSE DER TRAGFLUEGELOPTIMIERUNGEN 195
B.L OPTIMIERUNGEN DES INNENFLUEGELPROFILS UND DER VERWINDUNG 195
B.2 REICHWEITEN- UND EFFIZIENZOPTIMIERUNGEN 196
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