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4 BEWERTUNG VON FINE/TURBO V3.0 Im Rahmen der Diplomarbeit wird die Eignung von FINE/TURBO V3.0 für den Einsatz zur Berechnung der Filmkühlung in Gebieten mit verzögerter Hauptströmung und Strömungsablösung untersucht. Als signifikanter Nachteil des vorliegenden numerischen Strömungslösers ist in diesem Zusammenhang das Nichtbeherrschen der CHT-Technik, mit der wir in der Lage wären, Wärmeströme in festen Körpern durch Kopplung der Thermodynamik der Strömung zu erfassen. Es ist zu hoffen, daß NUMECA in Zukunft Anstrengungen unternehmen wird, die CHT-Technik in FINE/TURBO einer höheren Version zu implementieren. Mit dieser Version könnten wir weitaus genauere Ergebnisse bei der Berechnung moderner Filmkühlkonfigurationen erwarten FINE/TURBO V3.0 zeigt bei der Berechnung inkompressibler Strömungsfelder noch Schwächen, insbesondere bei der Berechnung der Kanalströmung in Kapitel 3.1 und Platte Form A mit Ausblasung. Abschließend können wir jedoch festhalten, daß FINE/TURBO V3.0 ein bedienerfreundliches, universell einsetzbares und mächtiges Werkzeug ist, um Strömungen zu berechnen und die so gewonnenen Ergebnisse für die Vorauslegung von Modellen bzw. technischer Systeme, die insbesondere im Turbomaschinenbau eingesetzt werden. 4.1 Anforderungen an die Hardware FINE/TURBO V3.0 ist auf sämtlichen UNIX-Plattformen mit Ausnahme von LINUX lauffähig. Es wird ein Arbeitsspeicher von mindestens 64 Mbyte dynamischen RAM vorausgesetzt. Für einen Knotenpunkt müssen wir bei der Berechnung der turbulenten Navier- Stokes-Gleichungen unter kompressiblen Strömungsbedingungen absolut 2000 Byte zu Verfügung stellen. FINE/TURBO V3.0 ist ein Einknotenlöser, paralleles Rechnen von Mehrblöcken ist nicht möglich. Konkurrenzprodukte hingegen, wie Fluent und Megacads sehen paralleles Rechnen in Netzwerken vor. In Zukunft sollte auf paralleles Rechnen ein besonderer Augenmerk gelegt werden, da sich insbesondere aufwendige und hochauflösende Mehrblocknetze mit parallelem Rechnen in vertretbar kurzer Zeit realisieren lassen. Als vertretbare Rechenzeit für ein konvergiertes Ergebnis sehen wir maximal 24 h an. So wäre die Berechnung einer Turbinenkaskade mit einem Rechennetz von über 1 Million Netzpunkten, einem dynamischen RAM von ≈ 2 Gbyte und einer angenommen hohen CPU- Leistung von über 500 Mhz innerhalb von ca. 48 h zu bewältigen. Für die Bildverarbeitung ist mindestens X11 window system release 4 im open GL standard erforderlich. Die Konfiguration der verwendeten O2 SGI ist für Berechnungen mit geringen bis mittleren Ansprüchen ausreichend. Die Grenzen beim Arbeiten mit der O2 SGI werden bei > 180000 Netzknoten und einer geringen Taktfrequenz der CPU von 180Mhz gesetzt. Der in dieser Arbeit verwendete Rechner war eine O2 Silicon Graphics Workstation –SGImit einem überzeugend arbeitendem MVP unit 0 version 1.3 Graphiksystems. 118
Video: MVP unit 0 version 1.3 AV: AV1 Card version 1, O2Cam type 1 version 0 connected. FLASH PROM version 4.3 On-board serial ports: 2 On-board EPP/ECP parallel port 1 180 MHZ IP32 Processor FPU: MIPS R5000 Floating Point Coprocessor Revision: 1.0 CPU: MIPS R5000 Processor Chip Revision: 2.1 Data cache size: 32 Kbytes Instruction cache size: 32 Kbytes Secondary unified instruction/data cache size: 512 Kbytes on Processor 0 Main memory size: 192 Mbytes Iris Audio Processor: version A3 revision 0 Integral Ethernet: ec0, version 1 CDROM: unit 4 on SCSI controller 0 Disk drive: unit 1 on SCSI controller 0 CRM graphics installed Integral SCSI controller 1: Version ADAPTEC 7880 Integral SCSI controller 0: Version ADAPTEC 7880 Vice: TRE 4.2 Fehler im numerischen Strömungslöser Während der Arbeit mit FINE/TURBO V3.0 treten noch eine Reihe von Problemen auf, deren Ursache in der noch fehlerbehafteten Programmierung des numerischen Strömungslösers liegt. Des weiteren leiten sich aus der Arbeit mit FINE/TURBO V3.0 einige Verbesserungswünsche ab, die sich auf die Form und die Art im Bedienalgorithmus beziehen. IGG V2.6 • Für den Aufbau der Geometrie sind als Positionsangaben nur absolute Koordinatenangaben zugelassen, relative Koordinatenangaben würden die Bedienung vereinfachen. • Der Netzgenerator verfügt über einen weitaus geringeren Bedienkomfort als einfache CAD-Systeme, es fehlen logische Funktionen. • Die Schnittstelle für CAD-Daten ist unzureichend. In der vorliegenden Version ist ein Datenaustausch nur über IGES möglich, Schnittstellen für weitere CAD-Standards wären wünschenswert • Problematisch ist zeitweise das Laden von IGES-Daten sowie IGG-eigenen .dat Daten in ein neuangelegtes IGG-Projekt, die Geometrieelemente werden nicht korrekt wiedergegeben. Das Problem verschwindet, wenn ein intaktes Netz in IGG geladen und geschlossen wurde und erst im Anschluß das Laden der betreffenden Geometriedaten erfolgt. • Werden innerhalb des Projektes Geometrieelemente kopiert, so sind diese nicht immer korrekt dargestellt. Dies trifft insbesondere für Kreisbögen sowie NURBS zu. 119
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Brandenburgische Technische Univers
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II. INHALTSVERSZEICHNIS I. EIDESSTA
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III. VERWENDETE FORMELZEICHEN LATEI
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µ dynamische Viskosität -1 Kg·m
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Mach- oder Reynoldszahl. Die Meßte
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konvertierten CAD-Dateien verträgt
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∫∫ ρ v ⋅ dA = ∫∫∫ ∇
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Einen Zusammenhang zwischen der Vol
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sind eindeutig und voneinander unab
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Wir unterscheiden zwei wichtige Dis
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einen bestimmten kritischen Betrag
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Für stationäre Strömungen sowie
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Die Turbulenz einer Strömung kann
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F KLEB ( y) 6 −1 ⎡ ⎛ CKLEB
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Der Dissipationsterm ist ~ ∂ v r
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2.10 Anfangs- und Randbedingungen Z
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2.10.2.3 Innere Randbedingungen Inn
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Turbulenzmodellen bessere Ergebniss
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2.13 Residuum Mit dem Residuum best
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Referenzgrößen Referenzlänge l 1
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Abb. 3.3 - Stromlinien in der Meßk
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Abb. 3.7 - Isolinien der Machzahl M
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Neben den einfachen zweidimensional
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2 v c p ⋅ T0 = c p ⋅ T + Gl. 3.
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unterschiedliche Netze für die Ber
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In der Genzschicht werden stark ver
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Abb. 3.16 Geschwindigkeitsfeld in d
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Abb. 3.22 - Isolinien des statische
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Abb. 3.29 - Isolinien der statische
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Abb. 3.37 - Isolinien der kinetisch
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Seite 69 und 70: Den Anstellwinkel α stellen wir ü
Seite 71 und 72: Abb. 3.43 - Verteilung des statisch
Seite 73 und 74: Abb. 3.47 - Geschwindigkeitsfeld um
Seite 81 und 82: Abb. 3.63 - Verteilung des statisch
Seite 85 und 86: Abb. 3.71 - Verteilung von p in Pa
Seite 89 und 90: Abb. 3.79 - Verteilung von p in Pa
Seite 91 und 92: Wir halten schließlich fest, daß
Seite 93 und 94: Schornsteinwirbel Ω 1 Der Schornst
Seite 95 und 96: Impulsverhältnis I und Ausblaserat
Seite 97 und 98: Orientierung der Ausblasewinkel Im
Seite 99 und 100: 3.3.2.5 Rechennetz und Turbulenzmod
Seite 101 und 102: 3.3.2.6 Rechnung Die Berechnung der
Seite 103 und 104: 3.3.2.7 Ergebnisse In der Abb. 3.91
Seite 105 und 106: Eine Ausnahme nimmt das Ergebnis de
Seite 107 und 108: 107 Abb. 3.92 - adiabate Wandtemper
Seite 109 und 110: Abb. 3.94 - adiabate Wandtemperatur
Seite 111 und 112: Abb. 3.96 - adiabate Wandtemperatur
Seite 113 und 114: Abb. 3.99 - Stromlinien um Platte F
Seite 115 und 116: Abb. 3.103 - Stromlinien um Platte
Seite 117: Abb. 3.107-Stromlinien um Platte Fo
Seite 121 und 122: • Das geordnete Stoppen der Rechn
Seite 123 und 124: V. LITERATUR [1] Anderson, J.D.,
Seite 125: [29] Merker, P.G., „Konvektive W
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