Das Ziel dieser Forschungsarbeit ist die Bestimmung charakteristischer aerodynamischer Koeffizienten im Schwebeflug mit Hilfe von Strömungssimulationen. Diese Koeffizienten werden für eine modellbasierte Regelung eines vollaktuierten Multikopters benötigt. Für die Simulationen wird aufbauend auf vorangegangenen Arbeiten ein ‚Sliding-mesh‘-Modell optimiert und einem ‚Overset-mesh‘-Modell gegenübergestellt. Die Verfahren werden anhand von Mess- sowie Referenzdaten hinsichtlich ihrer Rechenzeit und Genauigkeit verglichen. Die Messdaten werden im Rahmen dieser Arbeit ausgewertet. Die Referenzdaten stammen aus älteren Untersuchungen. Das ‚Overset-mesh‘-Verfahren liefert bei viermal höherer Rechenzeit gleichwertige adäquate Ergebnisse. Aus diesen Gründen werden anknüpfende Untersuchungen des Zeitverhaltens der Rotorschubkraft bei Drehzahländerungen mit dem ‚Sliding-mesh‘-Modell durchgeführt. Es wird beobachtet, dass die Schubkraft innerhalb der Simulation den Messdaten bei Drehzahlsprüngen vorauseilt.:1 Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit
2 Theoretische Grundlagen
2.1 Strömungsmechanik
2.1.1 Grundgleichungen
2.1.2 Zusätzliche Gleichungen
2.1.3 Navier-Stokes-Gleichungen
2.1.4 Laminare und turbulente Strömungen
2.1.5 Grenzschicht
2.2 Numerische Strömungsmechanik
2.2.1 Numerische Diskretisierung
2.2.2 Numerische Lösungsmodelle
2.2.3 Turbulenzmodelle
2.3 Rotorströmungen
2.3.1 Strahltheorie
2.3.2 Numerische Rotorsimulation
3 Stand der Technik
3.1 Motivation
3.2 Rotorströmung
3.3 Aeroelastizität
3.4 Nachlaufströmung
4 Umsetzung
4.1 Modellbildung
4.1.1 ‚Sliding-mesh‘-Verfahren
4.1.2 ‚Overset-mesh‘-Verfahren
4.2 Validierung
4.2.1 ‚Sliding-mesh‘-Verfahren
4.2.2 ‚Overset-mesh‘-Verfahren
4.3 Modifikationen
4.3.1 ‚Sliding-mesh‘-Verfahren
4.3.2 ‚Overset-mesh‘-Verfahren
4.4 Auswertung
4.4.1 ‚Sliding-mesh‘-Verfahren
4.4.2 ‚Overset-mesh‘-Verfahren
5 Messaufbau und Messauswertung
5.1 Messaufbau
5.2 Messauswertung
5.2.1 Schubkraftverlauf
5.2.2 Drehmomentenverlauf
6 Zeitverhalten
6.1 Modellbildung
6.2 Auswertung Schubkraftverlauf
6.2.1 Drehzahlsprung 1
6.2.2 Drehzahlsprung 2
7 Zusammenfassung und Ausblick
7.1 Zusammenfassung
7.2 Ausblick
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:73678 |
| Date | 29 January 2021 |
| Creators | Korfmann, Sören |
| Contributors | Bernstein, David, Beitelschmidt, Michael, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:masterThesis, info:eu-repo/semantics/masterThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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