Projekt „Computational Acoustics II - FEM-BEM-Kopplung‟

Ziel des Vorhabens
Ziel des Vorhabens ist es, die in den bisherigen Projekten entwickelten Lösungsmethoden zur Ermittlung des Abstrahlverhaltens von einfachen und komplexen Strukturen speziell für Bereich der gekoppelten Rechnungen unter Berücksichtigung elastischer Materialien zu erweitern bzw. die Lösungszeiten zu verringern.
Hierzu gehören Untersuchungen und Tests hinsichtlich des Einsatzes neuer Algorithmen und Lösungsverfahren ebenso wie die Adaption an neue hoch performante Hardware.

Dieses Forschungsvorhaben ist eine Fortführung des Projekts „Computational Acoustics I”.

Mitarbeiter
- Herr Dr. Ralf Burgschweiger

Veröffentlichungen
Die Veröffentlichungen zu diesem Projekt finden Sie hier.

Schwerpunkte

  • Erweiterung der Fluid-Struktur-Kopplung für dünne Schalen durch Kombination Finiter Elemente (FEM) mit Randelemente-Methoden (BEM)
    Eine Erweiterung des matrixbasierten BEM-Lösungsverfahrens unter Einbeziehung eines FEMAnsatzes für dünne Schalen würde die Qualität der so erzielten Ergebnisse deutlich verbessern, da die elastischen Materialeigenschaften der dünnen Struktur (Stichwort: Biegewelle) mit berücksichtigt werden könnten.
    Hierzu sind umfassende Erweiterungen des vorhandenen Codes für die benötigten FEM-basierenden Berechnungen zu konzeptionieren und zu implementieren, ebenso muss die graphische Benutzeroberfläche entsprechend erweitert werden.

  • Erweiterung auf indirekte Randelementmethoden (IBEM)
    Eine zusätzliche Option besteht in der Erweiterung des verfügbaren BEM-Lösungsverfahrens auf die sog. Indirekte Randelementmethode, welche die näherungsweise Berücksichtigung dünner Schalen auf Basis von Druckdifferenzen, d.h., ohne die Komplexität einer gekoppelten Berechnung, ermöglicht.

  • Erweiterung des BEAM-Verfahrens in den Zeitbereich
    Das raytracing-basierende BEAM-Verfahren ist aufgrund seiner hohen Rechengeschwindigkeit dafür geeignet, durch eine Erweiterung für den Zeitbereich das Abstrahlverhalten von Objekten über einen vorgegebenen Zeitabschnitt zu visualisieren und somit einen Vergleich mit den Messungen von z.B. akustischen Kameras oder Sonargeräten zu ermöglichen.

  • Erweiterung des Postprozessors zur bildgebenden 2D-Visualisierung von Ergebnissen aus dem Zeitbereich
    Um die Daten, die unter Verwendung der vorgesehenen Erweiterung des BEAM-Verfahrens für den Zeitbereich berechnet werden, besser auswerten und darstellen zu können, soll der Postprozessor dahingehend erweitert werden, das die ermittelten Werte bildgebend in 2D dargestellt werden können.
    Dabei muss das Rechengebiet ggf. automatisiert in entsprechende Subgebiete (auch unter Berücksichtigung der Interaktion zwischen Objekt und Boden) aufgeteilt und die erzielten Ergebnisse anschließend kombiniert werden.

  • Erweiterung der Szenen zur Berücksichtigung optionaler Trenn- bzw. Grenzflächen
    Um eine Interaktion vorhandener Strukturen mit Trenn- oder Grenzflächen (z.B. Böden, Wasseroberflächen oder Übergängen zwischen Materialien unterschiedlicher Dichte) berücksichtigen zu können, ist zu untersuchen, inwieweit der vorhandene Code um die Möglichkeit erweitert werden kann, diese Flächen entweder auf Basis zusätzlicher Gitterstrukturen oder virtuell in Form entsprechender zusätzlicher Flächenparameter („mathematische Parametrisierung“) zu berücksichtigen.

Förderung
Dieses Projekt wird durch den Bereich Maritime Forschung und Technologie der Bundeswehr, (GF640, Akustische Modellierung) der Wehrtechnischen Dienststelle WTD71, Eckernförde & Kiel, gefördert.