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New Results in Numerical and Experimental Fluid Mechanics XV

Contributions to the 24th STAB/DGLR Symposium, Regensburg, Germany, 2024

  • 2026
  • Buch

Über dieses Buch

Dieses Buch bietet aktuelle Einblicke in die Forschung zur numerischen und experimentellen Strömungsmechanik und Aerodynamik. Er berichtet über Erkenntnisse von Mitgliedern der Deutschen Strömungsmechanischen Arbeitsgemeinschaft, des STAB und der Deutschen Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal Oberth e.V., DGLR (Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt und Raumfahrt) und deckt sowohl national als auch EU-finanzierte Projekte ab. In Fortführung der Tradition der vorangegangenen Bände beleuchtet das Buch innovative Lösungen und fördert die Übersetzung von der Grundlagenforschung in industrielle Anwendungen. Sie richtet sich gleichermaßen an Akademiker und Fachleute aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Bodenverkehr und Energie.

Inhaltsverzeichnis

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  1. Experimental Aerodynamics

    1. Frontmatter

    2. Underwater Investigation of Stall Onset on an Elliptic Profile via Temperature-Sensitive Paint

      Marco Costantini, Benjamin D. Dimond, Christian Klein, Stephan Sattler, Massimo Miozzi
      Dieses Kapitel untersucht den Beginn des Stillstands auf einem elliptischen Profil mit einer relativen Dicke von 16%, wobei der Schwerpunkt auf Fließtrennung und Übergang bei moderaten Reynolds-Zahlen liegt. Die Studie wurde im großen Wasserkanal der TU Braunschweig mit temperatursensitiver Farbe (TSP) durchgeführt, um die räumliche und zeitliche Entwicklung von Oberflächentemperaturverteilungen zu erfassen. Die Untersuchung umfasste eine Reihe von Angriffswinkeln und Reynolds-Zahlen und offenbarte signifikante Veränderungen in Druckverteilungen und Strömungsabscheidungsmustern. Die Ergebnisse unterstreichen die Effektivität von TSP bei der Bereitstellung globaler, zeitaufgelöster Daten zur Strömungsentwicklung, die für die Validierung numerischer Vorhersagen instabiler Strömungsphänomene von entscheidender Bedeutung ist. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die Strömung über die Oberseite des Modells bis zu bestimmten Angriffswinkeln anhielt, jenseits derer es zu einer massiven Strömungstrennung kam. Die detaillierte Analyse von Thermosignaturen bietet wertvolle Einblicke in die komplexen Strömungsstrukturen, die mit dem Einsetzen des Stalls einhergehen.
    3. Hot-Film Measurements of Rotor Tip Vortices in a High Pressure Wind Tunnel

      Erica Galli, Hauke T. Bartzsch, Alex Zanotti, C. Christian Wolf, Anthony D. Gardner
      Dieses Kapitel vertieft sich in die komplexe Welt der Rotorspitzenwirbel, die für die Effizienzsteigerung von Hubschraubern und die Geräuschreduzierung von entscheidender Bedeutung sind. Mithilfe des Hochdruck-Wind-Kanals Göttingen (HDG) führten Forscher Messungen an einem skalierten Rotor durch, um Vortex-Reynolds-Zahlen zu erzielen, die mit Großhubschraubern vergleichbar sind. Die Studie verwendete Heißfilmanemometrie (HFA), um schnelle Geschwindigkeitsschwankungen in den Wirbeln zu erfassen. Zu den wichtigsten Ergebnissen zählen die Flugbahn der Wirbel, der Einfluss der Reynolds-Zahl auf das Vortex-Kernwachstum und der Beginn der Wirbelpaarung. Die Studie vergleicht außerdem experimentelle Daten mit Vorhersagen aus den Vortex-Modellen Lamb-Oseen und Ramasamy-Leishman und zeigt dabei Diskrepanzen und Verbesserungsmöglichkeiten auf. Darüber hinaus untersucht die Studie den Einfluss des Grenzschichtübergangs auf das Wirbelverhalten und bietet Einblicke in Wirbelgeschwindigkeitsprofile. Die Ergebnisse liefern wertvolle Daten für die Entwicklung effizienterer und leiserer Hubschrauberkonstruktionen, was diese Forschung zu einem bedeutenden Beitrag auf dem Gebiet der Aerodynamik macht.
    4. Hot-Wire Measurements in Sequentially Sucked Boundary Layers

      Richard von Soldenhoff, Paul Weigmann, Heinrich Lüdeke, Konstantin Thamm, Peter Scholz
      Dieses Kapitel untersucht das Potenzial des sequenziellen Absaugens zur Laminierung der Grenzschicht auf Flugzeugrumpfen, um den Luftwiderstand und den Energieverbrauch zu verringern. Die Studie konzentriert sich auf die Machbarkeit mehrerer sequentieller Saugringe rund um den Rumpf und behandelt zentrale Forschungsfragen zur Wirksamkeit des Saugens bei unterschiedlichen Störamplituden und zur Zuverlässigkeit theoretischer Vorhersagen. Heißdrahtmessungen bieten detaillierte Einblicke in Grenzschichtprofile und Störungseigenschaften und vergleichen experimentelle Daten mit theoretischen Modellen. Die Ergebnisse zeigen die Effektivität des sequentiellen Absaugens bei der Verzögerung des Übergangs, wobei Heißdrahtmessungen eine gute Übereinstimmung mit Berechnungen des Grenzschichtlösers zeigten. Die Studie identifiziert auch die am weitesten nachgelagerte Saugposition für eine effektive Laminarisierung, die für die Entwicklung sequentieller Hybrid-Laminar-Flow-Control-Systeme (HLFC) von entscheidender Bedeutung ist. Die Untersuchung unterstreicht die Verschiebung der am stärksten verstärkten Frequenzen unter dem Sog und legt Bereiche für weitere Untersuchungen nahe. Insgesamt tragen die Ergebnisse wertvolle Erkenntnisse zur praktischen Anwendung der sequenziellen Absaugung bei der Rumpflaminarisierung bei, was Auswirkungen auf Flugzeugdesign und Treibstoffeffizienz hat.
  2. High-Agility Configuration

    1. Frontmatter

    2. Numerical Investigation of Vortex-Breakdown Induced Tail Buffet on the DLR-F23 Configuration with Vertical Tail

      Patrick Hartl, Matthias Konz, Marc Braune, Holger Mai
      Dieses Kapitel beschäftigt sich mit der numerischen Untersuchung des Wirbelbruch-induzierten Tail Buffets an der Konfiguration des DLR-F23 mit einem vertikalen Tail. Die Studie konzentriert sich auf die Strömungseigenschaften von Flugzeugen mit hoher Agilität, die für ihre ausgedehnten Flughüllen und komplexen Wirbelströmungen bekannt sind. Zu den Schlüsselthemen zählen der Vergleich verschiedener CFD-Methoden wie URANS und hybride RANS-LES-Simulationen sowie deren Effektivität bei der Vorhersage aerodynamischer Anregungen. Die Untersuchung umfasst die Strömungsbedingungen, das rechnerische Netz und den numerischen Aufbau und liefert eine detaillierte Analyse des wirbeldominierten Strömungsfeldes. Die Ergebnisse verdeutlichen die Unterschiede in der Verteilung der mittleren Flächendrucke und der instabilen Flächendrucke zwischen den Methoden. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass URANS-Simulationen zwar erste Schätzungen des Frequenzgehalts liefern können, hybride RANS-LES-Simulationen jedoch notwendig sind, um die vom instabilen Flussfeld zum vertikalen Schwanz übertragenen Energieniveaus präzise zu erfassen. Diese umfassende Analyse bietet wertvolle Einblicke in die aerodynamische Anregung vertikaler Leitwerke und die Zuverlässigkeit verschiedener CFD-Methoden.
    3. Applicability of Oil Film Interferometry in 3D Shock-Boundary Layer Interactions

      Wieland Lühder, Erich Schülein
      Dieses Kapitel befasst sich mit dem Einsatz der Ölfilm-Interferometrie (OFI) zur Messung der Verteilungen von Wandschubspannungen in 3D-Schockgrenzschichtinteraktionen (SBLI), die durch eine einzige Lamelle auf einer flachen Platte hervorgerufen werden. Die Studie konzentriert sich auf die Bewertung der quasi-konischen Symmetrie der Strömungseigenschaften, die für das Verständnis der grundlegenden Physik des SBLI, die für die Einlassöffnungen von Überschall- und Hyperschallmotoren von Fahrzeugen relevant ist, von entscheidender Bedeutung ist. Dazu werden Experimente im Windkanal Rohrwindkanal Göttingen durchgeführt und 3D-RANS-Simulationen durchgeführt, um die Ergebnisse zu vergleichen und zu validieren. Die Studie untersucht auch die Auswirkungen von Druckgefälle und Schwerkraft auf die Ölfilmbewegung, die bei OFI-Anwendungen oft übersehen werden. Die Ergebnisse zeigen die erfolgreiche Kombination experimenteller und numerischer Daten und unterstreichen die Zuverlässigkeit des OFI bei der Erfassung detaillierter Strömungseigenschaften. Das Kapitel schließt mit der Betonung, wie wichtig es ist, die Auswirkungen des Druckgradienten in zukünftigen OFI-Experimenten zu berücksichtigen, um die Genauigkeit der Messungen zu verbessern.
    4. Experimental and Numerical Investigation of the Vortical Flow on the Transonic Missile LK6E2

      Christian Schnepf, Erich Schülein
      Diese Studie untersucht die komplexen Wirbelströmungsphänomene der Transonrakete LK6E2 und konzentriert sich dabei auf das nichtlineare aerodynamische Verhalten, das bei hohen Angriffswinkeln beobachtet wird. Durch eine Kombination aus Windkanaltests und numerischen Simulationen identifiziert die Forschung einen entscheidenden Bruch in der Entwicklung des rollenden Moments, der auf eine plötzliche Änderung der Wirbeltopologie an einem der Flügel der Rakete zurückzuführen ist. Die Untersuchung verwendet fortschrittliche Messtechniken wie druckempfindliche Farbe (PSP) und Ölfilminterferometrie (OFI), um detaillierte Oberflächendruckverteilungen und Schubspannungslinien zu erfassen. Diese experimentellen Daten werden mit Ergebnissen aus RANS-Simulationen verglichen, was die Herausforderungen bei der präzisen Vorhersage von Strömungsphänomenen mit hohem Angriffswinkel verdeutlicht. Die Studie zeigt, dass geringfügige Anpassungen im numerischen Aufbau, insbesondere die Behandlung der vordersten Grenzschicht, das vorhergesagte Strömungsfeld und die integralen Momente signifikant beeinflussen. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung von Windkanaldaten für die Validierung und Verbesserung von Strömungslösern und Turbulenzmodellen, insbesondere am Rand der Flughülle. Diese umfassende Analyse liefert wertvolle Erkenntnisse zur Verbesserung des Designs und der Leistung von Raketen mit hoher Manövrierfähigkeit und anderen Konfigurationen, die in hohen Angriffswinkeln operieren.
    5. Development of Leading-Edge Vortices in Subsonic and Transonic Conditions

      Eike Tangermann, Elias Schmidt, Karthick Rajkumar, Markus Klein
      Diese Studie untersucht die Entwicklung und den Zusammenbruch führender Wirbel (LEV) unter Unter- und Überschallbedingungen und konzentriert sich dabei auf Delta-Flügel-Konfigurationen, die für Hochgeschwindigkeits-Kampfflugzeuge von entscheidender Bedeutung sind. Die Forschungsergebnisse zeigen, wie der Wirbelbruch Auftrieb, Pitching-Momente und Rollmomente beeinflusst, insbesondere in höheren Angriffswinkeln. Es untersucht die stabilisierenden Effekte der Kompressibilität und die Interaktion zwischen Erschütterungen und Wirbeln, die einen Wirbelkollaps auslösen können. Die Studie stützt sich auf numerische Simulationen und experimentelle Daten, um die Ergebnisse zu validieren und eine umfassende Analyse der Wirbeldynamik zu liefern. Zu den wichtigsten Erkenntnissen gehören die Auswirkungen unterschiedlicher Mach-Zahlen auf die Wirbelstabilität und die Rolle der Kompressibilität bei der Verzögerung des Wirbelabbaus. Die Ergebnisse bieten wertvolle Anhaltspunkte für die Entwicklung effizienterer und stabilerer Delta-Tragflächen für Hochgeschwindigkeitsflugzeuge.
  3. Hypersonic Aerothermodynamics

    1. Frontmatter

    2. DNS of an Oblique-Breakdown Transition in an Impinging-Shock/Flat-Plate-Boundary-Layer Interaction Flow

      Jan Niklas Kuhnlein, Alexander Theiß, Christian Schnepf, Christian Stemmer
      Dieses Kapitel befasst sich mit den komplexen Phänomenen der Wechselwirkung von Schockwellen und Grenzschichten (SWBLIs) in Hyperschallströmungen und konzentriert sich dabei auf ihre Auswirkungen auf den Wärmetransfer und den Übergang zu Turbulenzen. Die Studie verwendet Direct Numerical Simulations (DNS), um zu untersuchen, wie unterschiedliche Störungsamplituden den Übergangsprozess und die Überschreitung des Wärmeflusses beeinflussen. Zu den Schlüsselthemen gehören die Geometrie und die Strömungsbedingungen des Flachplattenmodells, die Berechnungsmethodik für DNS und die Bewertung von Hautreibung und Stanton-Zahlenverteilungen. Die Ergebnisse verdeutlichen, wie zunehmende Störungsamplituden den Übergang zu einer vollständig turbulenten Strömung beschleunigen und die Größe von Trennblasen verringern. Bemerkenswerterweise führt die höchste Störungsamplitude zu einer deutlichen Überschreitung der Stanton-Zahl, was auf einen raschen Abschluss des Übergangs hindeutet. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass das schräge Durchbruchsszenario allein die experimentellen Ergebnisse möglicherweise nicht vollständig wiedergibt, aber weitere Untersuchungen grundlegender und kombinierter Durchbruchsprozesse notwendig sind, um Übergangsphänomene in Hyperschallströmungen besser zu verstehen und vorherzusagen.
    3. Parametric Grid Fin Design Study for the T3 Vehicle Within SALTO

      Jens Neumann
      Diese Studie untersucht die Konstruktion und Optimierung von Netzrippen für das wiederverwendbare T3-Fahrzeug im Rahmen des SALTO-Projekts. Die Forschung konzentriert sich auf den Einfluss verschiedener geometrischer Parameter auf die aerodynamische Leistung und Masse der Gitterrippen. Zu den Hauptuntersuchungsfeldern gehören der Einfluss von Zellabstand, Sehnenlänge, Kehrfaktor und Vorderkantenradien auf den Kraftkoeffizienten und das Volumen der Gitterrippen. Die Studie untersucht auch die Auswirkungen erhöhter Wanddicken auf die aerodynamische Leistung. Insbesondere wurde eine Kombination von Parametern identifiziert, die die aerodynamische Leistung bei gleichbleibendem Gewicht um bis zu 18,6% steigern können. Die Ergebnisse liefern wertvolle Einblicke in die Konstruktion und Optimierung von Netzrippen für wiederverwendbare Trägerraketen und bieten eine umfassende Analyse der geometrischen Parameter, die ihre Leistung beeinflussen.
    4. Comparison of Numerical Models for Hypersonic Continuum Flow Analysis

      Philip Seitz, Matti Keller, Martin Konopka
      Dieses Kapitel vertieft den Vergleich dreier numerischer Modelle, die für die Hyperschall-Kontinuum-Strömungsanalyse verwendet werden: des DLR-Tau-Codes mit Gleichgewichtschemie, des DLR-Tau-Codes mit Nichtgleichgewichtschemie und des hauseigenen Newton-Methodenlösers STRAT. Die Studie bewertet diese Modelle anhand zweier Referenzfälle, eines 2D-Zylinders und der EURASTROS-Kapsel, um ihre Genauigkeit und Anwendbarkeit zu beurteilen. Zu den wichtigsten Ergebnissen zählen die zunehmende Abweichung der Wärmestromprognosen zwischen Gleichgewichts- und Nichtgleichgewichtsmodellen bei höheren Mach-Zahlen und die gute Übereinstimmung der aerodynamischen Koeffizienten zwischen STRAT und dem Tau-Code des DLR für die EURASTROS-Kapsel. Das Kapitel unterstreicht auch die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen des Zustands der katalytischen Wandgrenzen und der Grenzen von STRAT bei der Modellierung turbulenter Wärmeübertragung. Insgesamt bietet der Vergleich wertvolle Einsichten in die Stärken und Schwächen der einzelnen Modelle und leitet ihren Einsatz in zukünftigen aerothermodynamischen Hyperschallanalysen.
  4. Multidisciplinary Optimization

    1. Frontmatter

    2. Parametric Aerodynamic Shape Optimization with Latent Diffusion

      Long Chen, Jan Rottmayer, Tobias Kortus, Emre Özkaya, Nicolas R. Gauger, Yinyu Ye
      Dieses Kapitel untersucht die Anwendung latenter Diffusionsmodelle in der parametrischen aerodynamischen Formoptimierung, wobei der Schwerpunkt auf der Erzeugung effizienter Profilkonstruktionen liegt. Der Text vertieft die Integration dieser Modelle in bestehende Design-Workflows, insbesondere unter Verwendung der Hicks-Henne-Methode zur Parametrierung von Tragflächen. Es bietet einen detaillierten Vergleich zwischen diffusionsbasierter Optimierung und traditionellen Methoden und zeigt die Vorteile der ersteren auf, wenn es darum geht, niedrigere Luftwiderstandskoeffizienten zu erreichen und komplexe Designräume zu navigieren. Das Kapitel behandelt auch die Implementierung der vorgeschlagenen Methode mit dem Python-Paket DiffusionAirfoil, das den gesamten Prozess von der Datenaufbereitung bis zur Formoptimierung erleichtert. Optimierungsergebnisse zeigen die Effektivität des diffusionsbasierten Ansatzes bei der Erzeugung aerodynamisch effizienter Formen, selbst für Designs, die in den Trainingsdaten nicht zu finden sind. Der Text schließt mit einer Diskussion über die allgemeineren Implikationen und potenziellen Anwendungen latenter Diffusionsmodelle im Design aerodynamischer Formen.
    3. Adjoint-Based Aerodynamic Shape Optimization with Free Laminar-Turbulent Transition

      Daniela Gisele François, Andreas Krumbein, Cornelia Grabe
      Dieses Kapitel untersucht die Integration der freien laminar-turbulenten Übergangsprognose in die aerodynamische Formoptimierung mit dem TAU-Code des DLR. Der Schwerpunkt liegt auf der Verbesserung des diskreten Adjoint Solvers, um dem Übergang Rechnung zu tragen, der für die Entwicklung effizienter und umweltfreundlicher Flugzeuge von entscheidender Bedeutung ist. Der Text geht auf die Kopplungsstrategie zwischen dem Transittransportmodell des DLR und dem südafrikanischen Turbulenzmodell ein und beschreibt die Änderungen des Turbulenzmodells und die Implementierung in den Adjoint Solver. Das Optimierungskonzept wird beschrieben, einschließlich der Verwendung eines pythonbasierten Optimierers und der Parametrisierung der Profilform. Die Ergebnisse von Einpunkt- und Mehrpunktoptimierungen werden präsentiert, wobei die Verbesserungen der aerodynamischen Leistung und die Auswirkungen des Übergangs auf den Optimierungsprozess hervorgehoben werden. Das Kapitel vergleicht auch verschiedene Optimierungsansätze, wie eingefrorene Turbulenzen und völlig turbulente Optimierungen, und diskutiert die Relevanz der Berücksichtigung des Übergangs für optimale Designergebnisse. Die Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit, Übergangseffekte in die aerodynamische Formoptimierung einzubeziehen, um bessere Leistung und Effizienz im Flugzeugdesign zu erreichen.
    4. Multidisciplinary Design Methods for UAVs and the Application to the Air Cargo Challenge 2024

      Jannik Frank, Yannick Schäfer, Tjalf Stadel, Gregor Zwickl
      Dieses Kapitel befasst sich mit den multidisziplinären Konstruktionsmethoden für unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs), insbesondere für die Air Cargo Challenge 2024. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Optimierung von Flugzeuggeometrie und Nutzlastmasse unter vordefinierten Einschränkungen wie einem festen Motor und maximalen Abmessungen der Transportbox. Die Designmethodik integriert aerodynamische Modellierung mittels Xfoil und Avl, Flugperformance-Modellierung und detaillierte Analyse verschiedener Flugsegmente wie Start, Steigung, Effizienz und Entfernung. Das Kapitel behandelt auch Gewichtsabschätzung, anfängliche Größenberechnung und Designoptimierung, die in der Konstruktion und Flugprüfung des endgültigen Flugzeugs gipfeln. Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung zwischen berechneten und gemessenen Flugleistungen, die die Designmethodik bestätigt. Der Text unterstreicht die Bedeutung parametrischer Studien und Sensitivitätsanalysen für das Erreichen optimaler Designparameter und diskutiert zukünftige Verbesserungen, wie etwa maschinelle Lernansätze zur Profiloptimierung.
    5. Hybrid B-Spline-Targets Airfoil Parametrization with a Direct Link to CAD-Based Aircraft Geometry

      Časlav Ilić, Patrick Wegener
      In diesem Kapitel wird eine neuartige Methode zur Parametrierung von Tragflächen mit dem Namen Hybrid B-Spline-Targets (HBT) vorgestellt, die konstruktionsrelevante Messgrößen wie Gesamtdicke, Sturz und Dickenverteilung direkt beibehält. Die Methode ist so konzipiert, dass sie innerhalb von CAD-Systemen wie Dassault CATIA funktioniert, wobei B-Splines verwendet werden, um Profiloberflächen darzustellen. Die HBT-Parametrisierung ermöglicht es Konstrukteuren, die Form des Profils durch eine Reihe von Konstruktionsparametern zu kontrollieren, die bijektiv in CAD-B-Spline-Koordinaten umgewandelt werden. Das Kapitel beschreibt die Methodik, einschließlich der Definition der Trägheitsdicke, der Konstruktion von Sturzstellen und der Einführung von Dickenausgleichs- und Beulfunktionen. Eine Demonstration mit der Konfiguration des DLR-F25 zeigt die Wirksamkeit der HBT-Parametrierung bei der aerodynamischen Optimierung und vergleicht sie mit der reinen B-Spline-Parametrierung. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die HBT-Parametrisierung keine unerwarteten nichtlinearen Effekte mit sich bringt und bei komplexen Optimierungsproblemen, bei denen Derivate verrauschen oder Näherungswerte gemacht werden, von Vorteil sein könnte. Das Kapitel schließt mit der Diskussion der potenziellen Vorteile der HBT-Parametrisierung bei der Reduzierung der Anzahl der Entwurfsparameter und -beschränkungen, wodurch sie für verschiedene Optimierungsalgorithmen geeignet ist.
    6. Generalized Derivative Enhanced Surrogate Modeling Framework for Aerodynamic Design Optimization

      Emre Özkaya, Nicolas R. Gauger
      Dieses Kapitel stellt einen neuartigen Ansatz zur Derivatverbesserung im Rahmen der Effizienten Globalen Optimierung (EGO) vor, der sich auf kritische Fragen der aerodynamischen Designoptimierung konzentriert. Die Methode nutzt direktionale Derivate von Basisfunktionen in Gaußschen Prozessregressionsmodellen, um die Konvergenzraten zu verbessern und die Berechnungskosten zu senken. Der Text diskutiert die Herausforderungen kostspieliger objektiver Funktionsbewertungen, Gradientenbeschränkungen und multimodaler Antwortflächen und präsentiert eine vergleichende Studie globaler Optimierungsalgorithmen. Eine praktische Anwendung der Methode in der aerodynamischen Formoptimierung wird demonstriert und ihre Wirksamkeit bei der Reduzierung des Luftwiderstands unter Beibehaltung von Lift- und Flächenbeschränkungen unter Beweis gestellt. Die Optimierungsgeschichte und der Leistungsvergleich unterstreichen die Vorteile des derivativ erweiterten EGO-Ansatzes gegenüber herkömmlichen Methoden.
    7. Sobolev Learning for Bayesian Neural Network Assisted Aerodynamic Shape Optimization

      Jan Rottmayer, Long Chen, Nicolas R. Gauger
      Dieses Kapitel befasst sich mit der Anwendung des Sobolev-Lernens auf Bayessche Neuronale Netze (BNNs) für Surrogatmodelle in der Bayesschen Optimierung (BO), wobei der Schwerpunkt auf der aerodynamischen Formoptimierung (ASO) liegt. Die Studie untersucht, wie die Integration von Gradienten-Informationen durch Sobolev-Lernen die Leistungsfähigkeit von BNNs verbessern und sie zu effektiveren Surrogaten in komplexen Optimierungslandschaften machen kann. Die Studie vergleicht verschiedene Surrogatmodelle, darunter Gaußsche Prozesse (GPs), Gradient-Enhanced Gaussian Processes (GEGPs) und traditionelle BNNs, mit den vorgeschlagenen Gradient-Enhanced Bayesian Neural Networks (GEBNNs). Durch synthetische Benchmarks wie die Ackley- und die eingeschränkte Hartmann-Problematik beleuchtet die Studie die Stärken und Grenzen gradientenerhöhter Modelle in verschiedenen Optimierungsszenarien. Das Kapitel stellt auch eine praktische Anwendung in der ASO vor und zeigt, wie GEBNNs den Luftwiderstand eines NACA 0012-Profils unter Transchallströmungsbedingungen optimieren und damit herkömmliche Modelle übertreffen können. Die Ergebnisse unterstreichen das Potenzial der GEBNs bei der Bewältigung hochdimensionaler, nicht stationärer Optimierungsprobleme und bieten ein vielversprechendes Werkzeug für fortschrittliches aerodynamisches Design.
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Titel
New Results in Numerical and Experimental Fluid Mechanics XV
Herausgegeben von
Andreas Dillmann
Gerd Heller
Ewald Krämer
Christian Breitsamter
Claus Wagner
Lars Krenkel
Copyright-Jahr
2026
Electronic ISBN
978-3-032-11115-9
Print ISBN
978-3-032-11114-2
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-032-11115-9

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    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen. 

    Bildnachweise
    MKVS GbR/© MKVS GbR, Nordson/© Nordson, ViscoTec/© ViscoTec, BCD Chemie GmbH, Merz+Benteli/© Merz+Benteli, Robatech/© Robatech, Ruderer Klebetechnik GmbH, Xometry Europe GmbH/© Xometry Europe GmbH, Atlas Copco/© Atlas Copco, Sika/© Sika, Medmix/© Medmix, Kisling AG/© Kisling AG, Dosmatix GmbH/© Dosmatix GmbH, Innotech GmbH/© Innotech GmbH, Hilger u. Kern GmbH, VDI Logo/© VDI Wissensforum GmbH, Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG/© Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co. KG, ECHTERHAGE HOLDING GMBH&CO.KG - VSE, mta robotics AG/© mta robotics AG, Bühnen, The MathWorks Deutschland GmbH/© The MathWorks Deutschland GmbH, Spie Rodia/© Spie Rodia, Schenker Hydraulik AG/© Schenker Hydraulik AG