Weiterentwicklung einer Simulationskette zur vereinfachten numerischen Analyse der Wärmelasten an Hyperschallfluggeräten

TÄTIGKEIT: Studien-/ Abschlussarbeit

Ihre Mission:

Die Abteilung Hochgeschwindigkeitskonfigurationen am Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik in Göttingen beschäftigt sich mit Strömungen, um verschiedene Arten von transsonischen und hypersonischen Konfigurationen zu untersuchen.

In Ihrer Masterarbeit beschäftigen Sie sich mit dem Thema Weiterentwicklung einer Simulationskette zur vereinfachten numerischen Analyse der Wärmelasten an Hyperschallfluggeräten.

Ein mit Überschall fliegendes Objekt ist neben aerodynamischen Kräften auch hohen thermischen Lasten ausgesetzt, die zu einem Strukturversagen führen können. Deshalb ist eine möglichst genaue Vorhersage der Wärmelasten ein wichtiger Aspekt bei der Auslegung solcher Objekte. Neben Windkanalexperimenten werden hierfür immer häufiger numerische Werkzeuge herangezogen. Relativ genaue Daten liefern diesbezüglich Simulationen bei denen ein Strömungslöser mit einem FEM-Werkzeug zur Bestimmung der Wärmelasten gekoppelt wird. Diese Methode ist jedoch mit einem hohen Rechenaufwand verbunden, insbesondere bei der Berechnung einer Flugtrajektorie. Die Verwendung analytischer 1D / 2D Verfahren anstelle des FEM-Werkzeuges kann hier zu einer deutlichen Verkürzung der Rechenzeiten führen.

In der angebotenen Masterarbeit soll ein geeignetes 1D / 2D-Wärmeleitungsmodell in eine vorhandenen Python-Simulationsumgebung numerisch effizient implementiert werden. Die Pythonumgebung besitzt eine Schnittstelle zum Strömungslöser DLR-TAU Code wodurch eine Kopplung zwischen TAU und dem 1D / 2D-Wärmemodell bewerkstelligt werden kann. Nach der Implementierung sollen für einen 2D-Testfall (Abb. 1 links) und anschließen für einen 3D Testfall (Abb. 1 rechts) Simulationen durchgeführt werden.

Ihre Aufgaben:

• Literaturstudie zu geeigneten 1D / 2D Wärmemodellen
• Einarbeitung in die vorhandenen DLR Werkzeuge (z.B. TAU / FlowSimulator Data Manager)
• effiziente parallele Implementierung 1D / 2D Wärmemodelle in Werkzeugkette
• Durchführung von Simulationen mit Werkzeugkette für 2D und 3D Testfall
• Eventuell Validierung mit gekoppelten Simulationen: TAU + FEM

Ihre Qualifikation:

• laufendes Masterstudium Maschinenbau, Luft- und Raumfahrtechnik, Informatik oder einem vergleichbaren Studiengang
• gute Kenntnisse in Strömungsmechanik
• gute Kenntnisse in CFD
• sehr gute Kenntnisse in (parallele) Programmierung mit Python

Ihr Start:

Freuen Sie sich auf einen Arbeitgeber, der Ihr Engagement zu schätzen weiß und Ihre Entwicklung durch vielfältige Qualifizierungs- und Weiterbildungsmöglichkeiten fördert.Unser einzigartiges Arbeitsumfeld bietet Ihnen Gestaltungsfreiräume und eine unvergleichbare Infrastruktur, in der Sie Ihre Mission verwirklichen können.Vereinbarkeit von Privatleben, Familie und Beruf sowie Chancengleichheit von Personen aller Geschlechter (w/m/d) sind wichtiger Bestandteil unserer Personalpolitik.Bewerbungen schwerbehinderter Menschen bevorzugen wir bei fachlicher Eignung.