Windkanal
Die stömungsmechanischen Gleichungen sind je nach Modellgröße in einem Gebiet von z.B. horizontal 2 x 3 Meter und 1 Meter in der Vertikalen für die M35 formuliert. Die Randbedingungen sind als offene formuliert, d.h. an den Randflächen, an denen ein Einströmen deklariert ist, wird die Geschwindigkeit und alle Variablen wie Druck, potentieller Temperatur und in situ Temperatur konsistent zur Zustandsgleichung und zu einem atmosphärischen Standardprofil mit 0,6K pro 100 Meter Zunahme der potentiellen Temperatur auf Meereshöhe oder für den Flugplatz Deutelhausen des MFC-Rosenheim vorgegeben. Die Ausströmbegingungen werden dynamisch als Ergebnis der Berechnung der Strömung bestimmt.
Das aerodynamisch zu vermessende Objekt der Begierde, also das Modellflugzeug, wird mit Hilfe analytischer Funktionen z.B. mit einer verallgemeinerten Variante des Joukowsky-Profils oder Naca-Profilen für Tragfläche, Höhenleitwerk und Seitenleitwerk angepasst an das jeweilige Modell oder die Rumpfquerschnitte aus Teilobjekten zusammen gesetzt, sodass am Ende jede zu berechnende Zelle des regulären Gitters mitgeteilt bekommt, ob es Teil des Modellflugzeugs oder ausserhalb liegt.
Üblicherweise rechne ich horizontal z.B. für die M35 inzwischen sowohl horizontal 511 als auch vertikal mit 511 Gitterpunkten. Zusammen mit einer Verdichtung im Kern des Windkanals ergibt das eine Auflösung von typisch weit unter 1 Millimeter. Üblicherweise starte ich aus Gründen der Rechenzeit mit einer gröberen und springe dann auf eine feinere Auflösung.
Um Steig- und motorlosen Gleitflug genauer simulieren zu können, ist bzgl. Schwerkraft ein Drehwinkel um die Querachse des Winkanals im Gleichungssystem berücksichtigt. Nachdem ich ebenfalls aus Gründen der Rechenzeit nur mit 32 Bit-Genauigkeit rechne, wird Druck und Temperatur als Anomalie bzgl. eines vorab und eventuell dynamisch während der Laufzeit anzupassenden Referenzprofils von Druck und Temperatur prognostisch umgesetzt.
Entwickelt wurde die Software auf einem Intel I5 mit 16GByte-DDR3 unter einer cygwin-Emulation unter Windows. Inzwischen rechne ich auf einem I7 mit 64GByte DDR5-5600.