Weiterentwicklung von praxistauglichen simulationsbasierten Methoden zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Schiffen mittels Formoptimierung

Das Verbundvorhaben Dynamo befasst sich mit der Weiterentwicklung von praxistauglichen simulationsbasierten Methoden zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit von Schiffen mittels Formoptimierung. Der Fokus der technischen Ziele liegt auf der Entwicklung einer robusten sowie effizienten Prozesskette unter ganzheitlicher Berücksichtigung aller praxisrelevanten hydrodynamischen Effekte und Bedingungen. Grundlage der Entwicklungen sind kontinuierlich-adjungierte Theorien zur Sensitivitätsanalyse in komplexen viskosen Mehrphasenströmungen. Primäre wissenschaftliche Ziele des geplanten Vorhabens sind die Nutzung eines diffusen Mehrphasenmodells bei der Formulierung des adjungierten Strömungssimulationsverfahrens, die Betrachtung der veränderlichen Schwimmlage im Optimierungsprozess, die Konvergenzbeschleunigung und die Steigerung der Robustheit des Formoptimierungsprozesses, die verbesserte Behandlung geometrischer Nebenbedingungen und eine Unterstützung des Geometrietransfers an die CAE-Umgebung. Die Verwendung von diffusen anstelle von klassischen scharfen Phasenübergangsbeschreibungen zur Unterstützung der adjungierten Formulierung dient der Robustheitssteigerung, vor allem bei Schiffsumströmungen mit hoher Froude-Zahl und brechenden Bugwellen. Eine neuartige globale Behandlung von geometrischen Nebenbedingungen und lokale (anisotrope) Filterfunktionen zur Kontrolle der Formänderungen unterstützen das Vorhaben. Die erstmalige Betrachtung der Schwimmlageänderung innerhalb der Prozesskette ist eine direkte Konsequenz der ganzheitlichen, praxistauglichen Optimierungsstrategie: starke, lokale Formänderungen haben einen direkten Einfluss auf die aktuelle Schwimmlage, weshalb diese zwingend für das finale Schiffsdesign mitberücksichtigt werden soll. Zur schnelleren Konvergenz des gesamten Prozesses sollen alternative Suchrichtungsstrategien untersucht und implementiert werden. Um die finale, auskonvergierte Form im schiffbaulichen Alltag zu nutzen, wird, ergänzend zur bestehenden CAD-freien Geometriemanipulation, ein Verfahren zum Rückführen der CAD-Parameterwerte entwickelt.

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