Lehrstuhl Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe ...

2.10.2.3 Innere Randbedingungen
Innere Randbedingungen werden durch periodische Randbedingungen –periodic-,
Symmetrierandbedingungen –mirror-, Verbindungsrandbedingungen –connection- vorgesehen.
Verbindungsrandbedingungen entstehen in Mehrblocknetzen. Hier ist der vollständige
Austausch der Lösungen verschiedener Blöcke über sogenannte blockcuts sicherzustellen.
Symmetrierandbedingungen verhalten sich wie blockcuts, wobei der Strömungsvektor mit
dem negativen Einheitsnormalenvektor der Symmetriebene multipliziert wird. Die
randnormalen Gradienten der Strömungsgrößen werden zu null gesetzt.
Periodische Randbedingungen sind insbesondere für die Berechnung von Turbomaschinen
von Bedeutung.
2.10.2.4 Externe Randbedingung
Externe Randbedingungen –external- kommen für den Fall der freien Umströmung von festen
Körpern zum Einsatz. Das Strömungsfeld reicht um den festen Körper bis ins Unendliche.
Die Strömung, die durch den Körper verursacht wird, klingt im Unendlichen ab.
Da wir einen unendlichen Randabstand nicht diskretisieren können, muß der Abstand des
Festkörperrandes zum externen Rand doch so groß sein, daß Strömungsinhomogenitäten nicht
in den externen Rand hineinreichen. In den externen Randbedingungen legen wir die
Riemannschen Invarianten fest, die für die in den physikalischen Rechenraum ein- und
austretenden Impuls- und Energieströme unveränderliche Variablen darstellen.
2.11 Rechenverfahren
CFD-Rechnungen werden in verschiedensten Ingenieurgebieten eingesetzt. Entsprechend
umfangreich sind die Eigenschaften der verwendeten Algorithmen und Programmpackete,
wobei Kriterien zur Unterscheidung und Einordnung der Rechenverfahren notwendig sind.
Dieses Vorgehen gewinnt um so mehr an Bedeutung, da die CFD-Rechnungen heute nunmehr
ein Bestandteile komplexer Rechnungen in der Entwicklungsarbeit für die Auslegung von
technischen Systemen bzw. Bauwerken sind und eine Kopplung der Gleichungen von
Strömungsmechanik und Strukturmechanik unter Beachtung der thermischen
Wechselwirkung mit dem Gesamtsystem angestrebt wird.
Wir werden den Strömungslöser FINE/TURBO V3.0 entsprechend der Beurteilungskriterien
nach Hildebrandt [19] einordnen. FINE/TURBO verwendet als Lösungsbasis den
Euranus/Turbo-Code.
Anwendungsgebiet
Der Strömungslöser FINE/TURBO V3.0 ist ein kommerzielles Programmpaket ohne
Implementierung der CHT-Technik - Conjugate Heat Transfer and flow simulation – d.h. die
Temperaturgradienten in festen Körpern aufgrund der nicht adiabaten Wandrandbedingungen
können nicht erfaßt werden. Des weiteren ist die Berücksichtigung von
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