Bättre lyftkraft åt flygplan
En ny metod för att beräkna luftströmmar kring bland annat flygplan sparar pengar, ger minskad bränsleförbrukning och minskar därmed också koldioxidutsläppen.
Johan Hoffman som är en av Framtidens forskningsledare från SSF, simulerar turbulenta luftflöden kring flygplan genom att göra beräkningar med hjälp av kraftfulla datorer. Hans forskning har resulterat i en metod där det turbulenta flödet kring flygplan kan analyseras på ett mer noggrant och samtidigt mer effektivt sätt. Metoden kan till exempel användas för simuleringar i samband med framtagning av nya flygplansmodeller där den aerodynamiska designen ska optimeras för bästa lyftkraft.
– Mer aerodynamiskt anpassade flygplan skapar mindre luftmotstånd. Det bidrar till att sänka bränsleförbrukning, minska koldioxidutsläppen och ger kostnadsbesparingar, säger Johan Hoffman som är professor i numerisk analys vid KTH.
Med hjälp av datorsimuleringar kan modeller av hela flygplan utformas och testas i datorn utan att de behöver byggas fysiskt förrän sent i processen. Det minskar antalet prototyper och sänker utvecklingskostnader. Förhoppningen är att det ska skynda på utvecklingen av nya effektiva flygplan med lägre koldioxidutsläpp.
Det speciella med den nya metoden är bland annat ett nytt och automatiskt sätt att placera ut de datapunkter som används för turbulensberäkningarna. Punkterna bildar ett nät som beskriver luften utanför flygplanet. Systemet lär sig successivt var det ska placera ut datapunkterna för att få fram de mest effektiva och noggranna beräkningarna.
Fler datapunkter
Ju fler datapunkter som används i en beräkning desto noggrannare resultat. Samtidigt ökar kostnaden i takt med antalet punkter. Det har tidigare inneburit att vid beräkningar av turbulent luftflöde har forskare behövt göra förenklingar och uppskattningar, vilket har minskat noggrannheten i simuleringarna.
– Antingen väljer du själv var punkterna bäst ska placeras över flygplanet, vilket är svårt och tidskrävande, eller så använder du vår metod för att hitta det mest lämpliga nätet av punkter, säger Johan Hoffman.
Forskarlaget beräknar inte bara ett medelvärde av det turbulenta flödet, vilket kan liknas vid en bild, utan kan även följa rörelsen av det turbulenta flödet kring planet, vilket skulle kunna liknas vid en film.
Resultaten presenterades på världskonferensen för flyg- och rymdforskning ”SciTech2014” i Maryland USA.