Topologische Strömungsfeldanalyse als Baustein in der aerodynamischen Auslegung von Bauteilen

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Das Forschungsvorhaben hat zum Ziel die Methoden der Topologischen Strömungsmechanik weiterzuentwickeln, um diese in den Entwurfsprozess aerodynamischer Bauteile integrieren zu können. Die Topologische Strömungsmechanik betrachtet die grundlegenden Strukturen eines Geschwindigkeitsfeldes. Strömungsstrukturen können durch sogenannte topologische Elemente beschrieben werden. Topologische Elemente sind kritische Punkte, d.h. Staupunkte im freien Strömungsfeld, Separatrizen, das sind Integralkurven, die von kritischen Punkten ausgehen und häufig wieder in kritischen Punkten enden und separierende Flächen, die Gebiete unterschiedlichen Strömungsverhaltens trennen.Wesentlich ist dabei die Klassifizierung und die Entwicklung dieser Elemente, da dadurch das globale Verhalten der Strömung bestimmt werden kann.Das Forschungsvorhaben hat das Ziel, die für das Geschwindigkeitsfeld entwickelte Topologische Analysemethode auf alle Vektorfelder der Navier-Stokes Gleichungen zu erweitern, um so die Verknüpfung und die Dynamik der einzelnen Vektorfelder zu analysieren. Dadurch ist es im Prinzip möglich, ursächliche Parameter für Strömungsstrukturänderungen zu identifizieren. Mit dieser Erkenntnis werden dann Methoden zu Strömungssteuerung entwickelt und an Prinzipströmungen numerisch gezeigt. Dadurch kann die Voraussetzung geschaffen werden, für die Übertragbarkeit einer entwickelten Strömungssteuermethode auf reale Konfigurationen.