Snelle en Transiënte Methoden voor Onbegrensde Vibro-akoestische Problemen van Industriële Complexiteit

Algemene doelstelling Het hoofddoel van dit project is om een stabiel en transiënt gereduceerde-orde-model van vibro-akoestische systemen, gebaseerd op eindige-elementen-/oneindige-elementen, af te leiden dat modellen van industriële complexiteit kan verwerken en geïntegreerd kan worden in leverancieronafhankelijke functionele mockup-interface (FMI) voor multifysische systeemniveaumodellering. Concrete doelstellingen en criteria Om het hoofddoel te bereiken zijn de volgende concrete doelstellingen gedefinieerd: 1. Onderzoek naar en verbetering van tijdstabiele model-orde-reductietechnieken voor vibro-akoestische modellen met eindige en oneindige elementen In recent werk zijn stabiele, op Krylov gebaseerde, model-orde-reductieschema’s voor vibro-akoestische systemen, opgebouwd uit een combinatie van eindige en oneindige elementen, afgeleid en is hun effectiviteit getoond op kleine tot middelgrote voorbeelden [7]. Het eerste doel is om uit te vinden hoe goed deze technieken opgeschaald kunnen worden naar problemen van industriële complexiteit met miljoenen vrijheidsgraden. De numerieke complexiteit van de betreffende algoritmen zal worden beoordeeld. Daarnaast wordt de efficiëntie en stabiliteit van de reductiemethode en tijdsintegratoren verbeterd. 2. De ontwikkeling en beoordeling van hoge orde en adaptieve eindige/oneindige elementen voor stabiele tijdsdomeinreductie Eerder onderzoek heeft aangetoond dat de rekeninspanning van akoestische eindige elementen significant gereduceerd kan worden in het frequentiedomein door het gebruik van grotere elementen met hogere orde vormfuncties [8]. Deze elementen leiden ook tot kleinere dispersiefouten bij hogere frequenties. Een van de doelstellingen zal zich focussen op het gebruik van zulke hoge orde adaptieve elementen in de context van tijdsdomein gereduceerde modellen en de efficiëntie en nauwkeurigheid ervan te beoordelen in vergelijking met conventionele lage orde eindige elementen voor breedbandige transiënte excitaties en verschillende tijdsstapschema’s. 3. Integratie van geavanceerde dempingsmodellen in gereduceerde-orde-modellen De juiste inclusie van demping in tijdsdomein gereduceerde-orde-modellen is nodig om een uitgebreid scala aan realistische industriële problemen aan te pakken. Deze demping kan zowel in het structurele als in het akoestische deel van het model aanwezig zijn. De focus zal liggen op het vinden van een generieke methode die uitgaat van een gedempt frequentiedomeinmodel en die meerdere manieren onderzoekt voor het converteren van zo’n model naar het tijdsdomein en om deze in grootte te reduceren met modelreductietechnieken uit doelstelling 1. Voorziene aanpakken zijn toestandsvermeerdering, bijvoorbeeld door het gebruik van hulpdifferentiaalvergelijkingen [9] of het benaderend modelleren van parallelle frequentieonafhankelijke modellen door middel van filterbanken [10]. 4. De presentatie van de ontwikkelde methoden voor systeemniveaumodellering en multifysische co-simulatie Het uiteindelijke doel is om alle ontwikkelde methoden te combineren en om de toegevoegde waarde te laten zien in de context van multifysische co-simulatie en systeemniveaumodellering. In het bijzonder hoe ze een breed scala aan nieuwe toepassingen mogelijk zullen maken. Enkele voorbeelden zijn de virtuele detectie van gedempte onbegrensde vibro-akoestische systemen en co-simulatie van tandwiellawaai. Om dit te bewerkstelligen wordt het gereduceerde model van het (gekoppelde) vibro-akoestische systeem omgezet naar een toestandsformulering en geabstraheerd in een functionele mockup unit (FMU), waardoor een koppeling met andere FMU’s mogelijk wordt voor multifysische simulaties.