The present thesis summarizes work on developing a method for unsteady aerodynamic analysis primarily for aeroelastic simulations. In contrast to widely used prediction tools based on frequency-domain representations, the current approach aims to provide a time-domain simulation capability which can be readily integrated with possibly nonlinear structural and control system models. Further, due to the potential flow model underlying the computational method, and the solution algorithm based on an efficient boundary element formulation, the computational effort for the solution is moderate, allowing time-dependent simulations of complex configurations. The computational method is applied to simulate a number of wind-tunnel experiments involving highly flexible models. Two of the experiments are utilized to verify the method and to ascertain the validity of the unsteady flow model. In the third study, simulations are used for the numerical optimization of a configuration with multiple control surfaces. Here, the flexibility of the model is exploited in order to achieve a reduction of induced drag. Comparison with experimental results shows that the numerical method attains adequate accuracy within the inherent limits of the potential flow model. Finally, rather extensive aeroelastic simulations are performed for the ASK 21 sailplane. Time-domain simulations of a pull-up maneuver and comparisons with flight test data demonstrate that, considering modeling and computational effort, excellent agreement is obtained. Furthermore, a flutter analysis is performed for the same aircraft using identified frequency-domain loads. Results are found to deviate only slightly from critical speed and frequency obtained using an industry-standard aeroelastic analysis code. Nevertheless, erratic results for control surface hinge moments indicate that the accuracy of the present method would benefit from improved control surface modeling and coupled boundary layer analysis. / QC 20100531

In der Entwicklung der numerischen Simulation im Laufe der letzten Jahre ist ein deutlicher Trend zur Konsolidierung tu beobachten. Neben der wirtschaftlichen Konsolidierung der Anbieter - letztendlich immer weniger Anbieter, die immer mehr anbieten • gibt es noch die technische Konsolidierung der Softwarelösungen. Das Stichwort ist Integration mit der Motivation, verschiedene Solver-Disziplinen unter einem gemeinsamen Dach zu vereinigen. Der Nutzer soll wenn möglich nur noch ein Tool benutzen, das alles kann. Das ist ein ambitioniertes Ziel und technisch in nächster Zeit nicht umsetzbar, da die Unterschiede in den Lösungsansåtzen unterschiedliche Datenmodelle verlangen. Daher ist als ObergangsIOsung die Co-Simulation das Mittel der Wahl. Damit sind verschiedene Solver gemeint, die über entsprechende Schnittstellen reibungslos und vor allem ohne Nutzerinteraktion miteinander kommunizieren, um so ihre volle Leistung zu entfalten. Auf diesem Gebiet wurden in den letzten Jahren deutliche Fortschritte erzielt. MSC Software bringt nun die Möglichkeiten technologisch auf ein neues Level. Der Vortrag zeigt den konzeptionellen Ansatz, den MSC verfolgt und schrittweise umsetzt. Gezeigt werden die Vorteile in der Anwendung für den Nutzer, aber auch die Limitationen, derer man sich immer bewusst sein muss. Mit konkreten Beispielen aus der Praxis werden die Vorteile der Co-Simulation untermauert. Der Fokus des Vortrages liegt auf den Möglichkeiten, die sich für dynamische Systeme aus der Co-Simulation ergeben und wie die traditionellen Grenzen der Mehrkörpersimulation überwunden werden können: Zum einen durch Kopplung mit nichtlinearer FEM aber auch mit CFO. Inhaltlich soll der Vortrag bestenfalls den Vorstellungshorizont der Zuhörer erweitern. in jedem Fall aber konkret belegen, wo die Co-Simulation bessere Ergebnisse erzielt als die herkömmliche, auf einen Solver beschränkte Vorgehensweise.