Untersuchungen zum thermomechanischen Strukturverhalten bei Belastungen durch Hyperschallströmungen

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Im Rahmen dieses Vorhabens sollen die thermisch mechanischen Interaktionen zwischen Fluid und Struktur, wie sie bei Hyperschallfluggeräten auftreten, untersucht werden. Die Aufgabenstellung ist neuartig und bisher nicht durchgeführt, da sie ein hohes Maß an interdisziplinärerer Forschung verlangt. Die Gesamtaufgabe hierzu wird in zwei Teilkomplexe aufgegliedert. Der erste Teilkomplex beschäftigt sich mit ausgewählten Teilstrukturen, die sich beispielhaft von den Hyperschallflugzeugen des Typs Wellenreiter ableiten lassen. Innerhalb dieses Teilkomplexes sollen die wesentlichen physikalischen Effekte des Thermal-Haushaltes und der Strukturmechanik identifiziert und quantifiziert werden. Hieraus lassen sich wertvolle Erkenntnisse ableiten, die für die Beurteilung von modernen Flugzeugkonzepten von entscheidender Bedeutung sind. Der zweite Teilkomplex des Vorhabens hat die Schaffung eines Analysewerkzeuges für die Simulation der Fluid-Struktur-Kopplung zum Gegenstand. Dies ist notwendig, da Fragestellungen des ersten Komplexes mit allen Kopplungen z.Zt. experimentell (infolge der Nichteinhaltbarkeit der zu berücksichtigenden Modellgesetze) nicht untersuchbar sind. Das bisher geschaffene numerische Simulationswerkzeug soll für Simulationen des Verhaltens von konkreten Teilstrukturen erweitert und verbessert werden. Es soll damit ein Konzept realisiert werden, das für derartige Simulationen neu ist und durch die gesteigerte Genauigkeit als Referenz für bisher verwendete Berechnungsmethoden dienen soll.