Automatische Erzeugung von Netzen für CFD-Berechnungen von Schiffsumströmungen (shipMesh) [IGF-Nr. 17257 BR]

Durchführende Stellen: Universität Rostock (Prof. Bronsart)

Bearbeitungszeitraum: 01.09.2011 bis 28.02.2014

Abschlussbericht: CMT 25/2014


Motivation / Ausgangssituation

CFD-Methoden zur hydrodynamischen Betrachtung eines Schiffes sind ein unverzichtbares Werkzeug im Entwurfsprozess.

An das für CFD-Rechnungen verwendete diskretisierte Lösungsgebiet werden besondere Qualitätsanforderungen gestellt, da die Genauigkeit der Rechenergebnisse entscheidend von der Qualität der Diskretisierung abhängt. Die Erstellung einer guten Diskretisierung ist mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden. Dies erschwert den routinemäßigen, effizienten Einsatz zur hydrodynamischen Untersuchung von Schiffsrümpfen.

Im Anwendungsbereich von Feldmethoden gibt es eine Vielzahl von Werkzeugen für die Netzerstellung. Diese bieten teilweise eine „automatische“ Vernetzung an, sind aber häufig durch die Qualität der zugrundeliegenden CAD-Daten der Schiffsform eingeschränkt.  Erzeugte Netze unterliegen daher oft einer weiteren manuellen Überarbeitung. Der Austausch der schiffsformbeschreibenden Daten ist ebenfalls mit Schwierigkeiten verbunden. In vielen Fällen müssen die Daten vor der weiteren Verwendung unter einem höheren Zeitaufwand nach bearbeitet werden, auch um fehlerbehaftete Datenmodelle zu korrigieren.

 

Zusammenfassung der geplanten Ziele und Lösungsschritte

Aus der dargestellten Ausgangssituation resultieren folgende Zielstellungen des Projektes:

  • Stabilisierung automatisierter Schiffsform-Fehlerkorrekturalgorithmen auf der Basis einer, dem IGES-Standard entsprechenden Schiffsformbeschreibung
  • Beitrag zur Erarbeitung von Qualitätskriterien für die Aufbereitung von Berechnungsgebieten für die numerische Berechnung von Schiffsumströmungen
  • Implementierung von Methoden für die automatisierte Aufbereitung von Berechnungsgebieten unter der Beachtung schiffstechnischer Spezifika und der aus den einzusetzenden CFD-Programmen resultierenden Randbedingungen
  •  Systemneutrale Entwicklung von Werkzeugen mit einer beispielhaften Integration in bestehende Werkzeuginfrastrukturen
  • Beitrag zum Einsatz von OpenFOAM in der Schiffstechnik                                            

Die Ziele sollen in drei übergeordneten Arbeitspaketen erreicht werden:

  • Entwicklung von Algorithmen und Verfahren zur Aufbereitung der schiffsformbeschreibenden Daten: Fehler beheben, Flächen neu modellieren, Regionen der Schiffsform identifizieren
  • auf Basis des freien Softwaresystems OpenFOAM Entwicklung von Algorithmen zur automatisierten Erstellung von Volumennetzen für CFD-Berechnungen unter der Berücksichtigung von speziellen Qualitätskriterien an das zu erstellende Netz
  • Test und Validierung der entwickelten Verfahren anhand von Beispielrechnungen

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