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Light Weight Design

Kompetenzen der Schwerpunktgruppe Light Weight Design

Die Schwerpunktgruppe Light Weight Design entwickelt und erforscht gewichtsoptimierte und in der Regel sehr hochbeanspruchte, teilweise sicherheitskritische Strukturen. Die Kompetenzen erstrecken sich dabei von der Konzeption über die Konstruktion, Simulation, Dimensionierung, Mechatronik und Messtechnik bis hin zum Prototypenbau. Die Anwendungen finden sich in Spezial- und Schienenfahrzeugen, in Luftfahrzeugen und Drohnen sowie immer mehr in hochdynamisch belasteten Mechanismen und Systemen. Die Simulation extrem kurzzeitiger Vorgänge im Millisekundenbereich auf dem institutseigenen Rechencluster mit über 400 CPUs mittels expliziter Hydrocodes ist daher zusammen mit Fluid-Struktur-Interaktionsanalysen (FSI) ein weiterer Schwerpunkt der Gruppe, ebenso wie die multidisziplinäre Optimierung der Strukturen. Dabei werden u.a. neue algorithmische Verfahren wie z.B. machine learning erforscht, um hochkomplexe physikalische Phänomene der unterschiedlichsten Art effizienter und genauer zu modellieren, wobei die grossen Datenmengen mit Hilfe von Reduced Order Models (MOR) verkleinert werden. Schliesslich ist die Gruppe noch im Bereich der Aeroelastizität tätig, d.h. der Wechselwirkung zwischen aerodynamischer Anregung und strukturellen Schwingungen wie sie z.B. bei Rotorblättern von Windenergieanlagen auftreten. Die Erstellung von Gutachten und Schadensanalysen zur Festigkeit auch geschweisster Strukturen runden zusammen mit dezidierten Normenkenntnissen in den Anwendungsbereichen das Kompetenzspektrum ab.

Projekte

Publikationen

Huber, Cyril; Eberlein, Robert; Kappeler, Robin; Fehr, Roland; Scarfe, Peter; Mörgeli, Thomas; Noir, Jérome, 2015. Flüssiges Natrium mit einem Standardwerkstoff abdichten. In:Berger, Karl-Friedrich; Kiefer, Sandra, Hrsg., Dichtungstechnik Jahrbuch 2016. Mannheim: ISGATEC. S. 181-188.

Huber, Cyril; Eberlein, Robert; Fehr, Roland; Scarfe, Peter; Noir, Jérome; Mörgeli, Thomas, 2015.Heiss, hochreaktiv und hochbelastet : flüssiges Natrium in einer Planetenmagnetfeld-Forschungseinrichtung mit einem Standardwerkstoff abdichten. Dicht! Trialog der Dichtungs- und Klebetechnik. 2015(2), S. 32-33.

Leutenegger, Simon; Huber, Cyril; Fehr, Roland; Hartwig, Markus; Bossert, David, 2017. Der Aluminium-Wagenkasten 4.1 : Leichtbau durch integrierte FSW-Sandwiches. In: 15. Internationale Schienenfahrzeugtagung: Dresden Rad Schiene, 1.-3. März 2017. 

Da Ronch, Andrea; Ventura, Antonino; Righi, Marcello; Franciolini, Matteo; Berci, Marco; Kharlamov, Daniel, 2018. Extension of analytical indicial aerodynamics to generic trapezoidal wings in subsonic flow. Chinese Journal of Aeronautics.31(4), S. 617-631.Verfügbar unter: https://doi.org/10.1016/j.cja.2018.02.008

Righi, Marcello, 2016.A gas-kinetic scheme for turbulent flow. Flow, Turbulence and Combustion. 97(1), S. 121-139. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1007/s10494-015-9677-2

Righi, Marcello, 2014.A modified gas-kinetic scheme for turbulent flow. Communications in Computational Physics. 16(1), S. 239-263. Verfügbar unter: https://doi.org/10.4208/cicp.140813.021213a

Righi, Marcello, 2013. A finite-volume gas-kinetic method for the solution of the Navier-Stokes equations.The Aeronautical Journal. 117(1191), S. 605-616. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1017/S000192400000823X

Manfriani, Leonardo; Ammann, Michael; Righi, Marcello, 2012. Experimental aerodynamic analysis of a slow running vertical axis wind turbine [Paper]. In: Proceedings of the RAeS Applied Aerodynamics Conference 2012. RAeS Applied Aerodynamics Conference, Bristol, United Kingdom, 17-19 July 2012.

Righi, Marcello,  2016. RANS-LES hybrid turbulence modelling for aeroelastic problems : test case 3 in the second aeroelastic prediction workshop [Paper]. In: Proceedings of the 34th AIAA Applied Aerodynamics Conference. 34th AIAA Applied Aerodynamics Conference, Washington, D.C., USA, 13-17 June 2016. AIAA AVIATION Forum. Verfügbar unter: https://doi.org/10.2514/MAPA16

Da Ronch, Andrea; Berci, Marco; Righi, Marcello, 2016.Subsonic indicial aerodynamics for the unsteady loads of trapezoidal wings [Paper]. In: Proceedings of the 34th AIAA Applies aerodynamics Conference. 34th AIAA Applied Aerodynamics Conference, Washington, D.C., USA, 13-17 June 2016. Washington, D.C.: AIAA AVIATION Forum. Verfügbar unter: https://doi.org/10.2514/MAPA16

Righi, Marcello, 2016. Turbulence modelling in aeroelastic problems [Paper]. In: Proceedings of 11th International ERCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements. 11th International  Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements (ERCOFTAC), Palermo, Italy, 21-23 September 2016. ERCOFTAC.

Righi, Marcello, 2016. Turbulence modelling techniques in aeroelastic problems : results and comments from the second AIAA aeroelastic prediction workshop [Paper]. In: 6th EASN International Conference on Innovation in European Aeronautics Research, Porto, Portugal, 18-21 October 2016.

Righi, Marcello, 2015. A numerical scheme for hypersonic turbulent flow : AIAA 2015-3341 [Paper]. In: Proceedings of the 45th Fluid Dynamics Conference : Hypersonic and Chemically-Reacting Flows. 45th AIAA Fluid Dynamics Conference «Hypersonic and Chemically-Reacting Flows» Dallas TX, USA, 22-26 June 2015. AI AA AVIATION Forum. Verfügbar unter: https://doi.org/10.2514/MFD15

Righi, Marcello; Koch, Jan, 2015. High-fidelity aeroelasticity [Paper]. In: Platform for Advanced Scientific Computing Conference 2015, Zürich, 01-03 June 2015.

Da Ronch, Andrea; Berci, Marco; Righi, Marcello, 2015. Subsonic indicial aerodynamics for unsteady loads calculation via numerical and analytical methods : a preliminary assessment : AIAA 2015-3170 [Paper]. In: Proceedings of the 33rd Applied Aerodynamics Conference : Unsteady Flows. 33rd AIAA Applied Aerodynamics Conference, Dallas, USA, 22-26 June 2015. AIAA AVIATION Forum. Verfügbar unter: https://doi.org/10.2514/MAPA15

Righi, Marcello, 2014. A gas - kinetic scheme for turbulent flow [Paper]. In: Proceedings of the 10th International ERCOFTAC Symposium on Engineering Turbulence Modelling and Measurements : ETMM10. 10th International ERCOFTAC Symposium (ETMM10), Marbella, Spain, 17-19 September 2014. ETMM10.

Righi, Marcello, 2014. A gas-kinetic scheme for the simulation of turbulent flow [Paper]. In: Proceedings of the 29th International Symposium on Rarefied Gas Dynamics. 29th International Symposium on Rarefied Gas Dynamics, Xi'an, China, 13-18 July 2014. Xi'an: RGD29.

Manfriani, Leonardo; Righi, Marcello, 2014. Aerodynamic design of a boom for air-to-air refuelling [Paper]. In: Proceedings of the RAeS Applied Aerodynamics Conference 2014.RAeS Applied Aerodynamics Conference, Bristol, United Kingdom, 22-24 July 2014.

Righi, Marcello, 2013. A gas-kinetic scheme for the simulation of turbulent flows [Paper]. In: 28th Internaltional Symposium on Rarefied Gas Dynamics 2012. 28th International Symposium on Rarefied Gas Dynamics, Zaragoza, Spain, 9-13 July 2012.American Institute of Physics.S. 481-488.

Righi, Marcello, 2012. A finite-volume gas-kinetic method for the solution of the Navier-Stokes equations [Paper]. In: Proceedings of the RAeS Applied Aerodynamics Conference. RAeS Applied Aerodynamics Conference, Bristol, United Kingdom, 17-19 July 2012. London: Royal Aeronautical Society.