Ablauf Studienarbeit
Studienarbeit suchen
Betreuer Log-In
Zurück zur Startseite
Details zur Studienarbeit
Titel der Studienarbeit:
Numerische Analyse der Aerodynamik einer Experimentalrakete mittels CFD
BetreuerIn:
BetreuerIn kontaktieren
Voraussetzungen:
● Grundlagen der Strömungsmechanik ● Technische Mechanik und grundlegendes Verständnis der Aerodynamik ● CAD-Konstruktion (z. B. SolidWorks, Fusion 360) ● Grundkenntnisse numerischer Methoden oder Simulation von Vorteil ● Strukturierte und selbstständige Arbeitsweise
Geeignet für die folgenden Studiengänge:
TLE
TLS
Themenbeschreibung:
Ziel des Projektes „SeeRoc“ ist es, eine Experimentalrakete zu entwickeln und damit an unterschiedlichen Raketen-Wettbewerben teilzunehmen, u.a. am Wettbewerb „EuRoC“ im Jahr 2027. Die Technik der bestehenden Raketenversion (KW-1) soll weiter verbessert werden, was auch Ziel dieser Arbeit ist. Die bestehende Raketenversion (KW-1) stellt die Grundlage für weitere Entwicklungs- und Optimierungsschritte dar. Insbesondere die aerodynamischen Eigenschaften haben einen entscheidenden Einfluss auf Flugstabilität, Effizienz und Sicherheit. Im Gegensatz zu vereinfachten analytischen Modellen ermöglicht der Einsatz numerischer Strömungssimulationen (Computational Fluid Dynamics, CFD) eine detaillierte Untersuchung komplexer Strömungsphänomene, wie sie beispielsweise an Steuerflächen, Übergängen und bei variierenden Anstellwinkeln auftreten. Ziel dieser Studienarbeit ist die Durchführung einer CFD-basierten Analyse zur Bestimmung der aerodynamischen Eigenschaften der Experimentalrakete KW-1 sowie die Ableitung von Optimierungspotenzialen hinsichtlich Stabilität und Widerstand. Die Arbeit ist als T3101 vorgesehen, aber grundsätzlich teilbar zur Bearbeitung als getrennte Studienarbeiten T3100 & T3200. Aufgaben: ● Recherche zu bestehenden Methoden der aerodynamischen Analyse von Raketen (analytisch und numerisch) ● Einarbeitung in CFD-Methoden und geeignete Simulationssoftware (z. B. ANSYS Fluent oder StarCCM) ● Erstellung bzw. Aufbereitung eines CAD-Modells der Rakete (KW-1) für die Simulation ● Definition eines geeigneten Rechengebiets und Randbedingungen ● Durchführung der Vernetzung (Meshing) inkl. lokaler Verfeinerung kritischer Bereiche (z. B. Nase, Finnen) ● Durchführung einer Netzunabhängigkeitsstudie ● Simulation der Strömung für verschiedene Anstellwinkel und Strömungsgeschwindigkeiten ● Bestimmung aerodynamischer Kennwerte (Widerstands-, Auftriebs- und Momentenbeiwerte) ● Analyse von Druckverteilungen und Strömungsphänomenen (z. B. Ablösungen) ● Bestimmung des Druckpunkts und Bewertung der statischen Stabilität ● Dokumentation der Ergebnisse und Ableitung von Optimierungspotenzialen für das Raketendesign Optionale Aufgaben: ● Vergleich der CFD-Ergebnisse mit analytischen Methoden (z. B. Barrowman-Ansatz) ● Untersuchung verschiedener Finnengeometrien oder Designvarianten ● Erweiterung auf instationäre Simulationen (z. B. bei variierendem Anstellwinkel) ● Sensitivitätsanalyse relevanter Parameter (z. B. Geometrie, Geschwindigkeit)
