completed Doctorates & Habilitations
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Verfahren zur geometrischen Beschreibung von dreidimensionalen Randbedingungen in parametergesteuerten, regelbasierten Modellen und Anwendung auf gekoppelte Temperaturfeldrechnungen für gekühlte Turbinenschaufeln
Art der Abschlussarbeit
Dissertation
Autoren
- Bock, Stefan
Betreuer
- Prof. Dr.-Ing. Uwe Gampe
Abstract
In der Arbeit wurde ein auf Parametern und Regeln basierendes Verfahren entwickelt, mit dessen Hilfe die Geometrie und das Rechennetz für die Berechnung gekühlter Turbinenschaufeln erstellt, und gekoppelte Berechnungen der Bauteiltemperatur durchgeführt werden können. Das Verfahren orientiert sich am Entwicklungsprozess für Turbinenschaufeln, indem aus zweidimensionalen Schnittkonturen, die bereits zu einem frühen Entwicklungszeitpunkt vorhanden sind, ein dreidimensionales Modell aufgebaut wird. Der Anwender muss dabei einmalig die Bausteine festlegen, aus denen das Modell zusammengesetzt sein soll. Die bausteininternen Regeln und die Parametrik der Bausteine sind in ICAD programmiert. Die so bestimmte Geometrie wird vom Verfahren in mehreren Schritten in immer einfachere Unterbausteine unterteilt, bis vernetzbare Hexaederelemente entstehen. Die notwendige Topologie dieser Unterteilungen ist durch Form, Parameter und Regeln in jedem Baustein eindeutig definiert und garantiert eine qualitativ gute Vernetzung.
Die Randbedingungen werden bereits zum Zeitpunkt der Geometrieerstellung generiert und an die Geometrie gebunden. Zu jeder geometrischen Oberfläche im Modell existiert ein Satz von Randbedingungsflächen, der alle Modellrandbedingungen beschreibt. Bei der Vernetzung wird dann auf diese Information zurückgegriffen und die Randbedingungen auf die betroffenen Gitterknoten aufgeprägt. Dadurch wird eine größtmögliche Unabhängigkeit von Rechennetz und Randbedingung erzielt. Ein weiterer Vorteil dieses Ansatzes ist, dass Geometrie, Netzerzeugungsparameter und -regeln, sowie Randbedingungsinformation zentral an einer Stelle (im CAD Modell) gespeichert werden. Dieses Verfahren ermöglicht einen \"Master-Modell\" Ansatz, bei dem alle beteiligten Disziplinen (z. B. Konstruktion, Analytik, Fertigung etc.) stets auf ein Modell zugreifen und somit Änderungen sofort für alle an der Auslegung beteiligten Ingenieursdisziplinen sichtbar werden.
Die Randbedingungen werden bereits zum Zeitpunkt der Geometrieerstellung generiert und an die Geometrie gebunden. Zu jeder geometrischen Oberfläche im Modell existiert ein Satz von Randbedingungsflächen, der alle Modellrandbedingungen beschreibt. Bei der Vernetzung wird dann auf diese Information zurückgegriffen und die Randbedingungen auf die betroffenen Gitterknoten aufgeprägt. Dadurch wird eine größtmögliche Unabhängigkeit von Rechennetz und Randbedingung erzielt. Ein weiterer Vorteil dieses Ansatzes ist, dass Geometrie, Netzerzeugungsparameter und -regeln, sowie Randbedingungsinformation zentral an einer Stelle (im CAD Modell) gespeichert werden. Dieses Verfahren ermöglicht einen \"Master-Modell\" Ansatz, bei dem alle beteiligten Disziplinen (z. B. Konstruktion, Analytik, Fertigung etc.) stets auf ein Modell zugreifen und somit Änderungen sofort für alle an der Auslegung beteiligten Ingenieursdisziplinen sichtbar werden.
Berichtsjahr
2006
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