Lehrstuhl Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe ...

Mach- oder Reynoldszahl. Die Meßtechnik kann unter Umständen aufgrund ihrer räumlichen
Abmessungen Strömungsphänomene stören bzw. verfälschen. Jedes Meßgerät verfügt auch
über eine begrenzte Auflösung, so daß kleinste interessierende Strömungsphänomene nicht
erfaßt werden können.
Mit der Entwicklung der digitalen Rechentechnik konnte der numerische Ansatz verwirklicht
werden. Die numerische Simulation ist heute ein leistungsfähiges Werkzeug um komplizierte
Strömungen bei einer Fülle von Parametervariationen in kurzer Zeit untersuchen zu können.
Sie liefert eine Fülle von Informationen, insbesondere bei der Berechnung dreidimensionaler
Strömungsfelder. Jedoch ist die genügende Diskretisierung des physikalischen Rechenraums
Voraussetzung für gute Ergebnisse. Diese stellt hohe Anforderungen an Speicherplatz und
Rechenleistung, insbesondere für die Untersuchung instationärer dreidimensionaler
Strömungen. Aktuelle Fragestellung der numerischen Simulation sind z.B. die Suche nach
Methoden, die zur Lösung des diskretisierten Strömungsproblems beitragen
(Mehrgitterverfahren, Multilevel- und Multiskalentechniken) sowie bei möglichst effektiver
Speicherplatzverwaltung das Strömungsproblem gut approximieren können (Adaptivität,
Fehlerschätzer), Griebel [16].
Weiteres Entwicklungspotential liegt in der Implementierung geeigneter Turbulenzmodelle in
den numerischen Strömungslöser, um Strömungsphänomene auch unter komplexen
geometrischen Bedingungen korrekt erfassen zu können. Problematisch ist in diesem
Zusammenhang die korrekte Berechnung der laminar-turbulenten Transition insbesondere in
Turbomaschinen.
1.2 Aufgabestellung
Im Rahmen der Diplomarbeit wird der kommerzielle Strömungslöser FINE/TURBO V3.0 zur
numerischen Berechnung der Filmkühlung in Gebieten mit verzögerter Hauptströmung
eingesetzt. Das Ziel der Untersuchungen ist die sichere Berechnung des Strömungsfeldes bei
Filmkühlung in Gebieten mit verzögerter Hauptströmung. Unter Einhaltung der Reynoldschen
Ähnlichkeit soll dies sowohl für die kompressible Strömungsbedingung als auch
inkompressible Strömungsbedingung möglich sein.
2 NUMERISCHE STRÖMUNGSLÖSUNG – COMPUTATIONAL
FLUID DYNAMICS
Mit numerischen Strömungslösern ist die Berechnung der Erhaltungsgleichungen für Masse,
Impuls und Energie möglich. Die Erhaltungsgleichungen beschreiben das Strömungsfeld
unter Vernachlässigung der Volumenkräfte, also der Schwerkräfte sowie Kräften, die
aufgrund magnetischer Felder entstehen. Das Gleichungssystem der Erhaltungsgleichungen
ist analytisch nicht lösbar. Es stehen daher numerische Algorithmen und Methoden zu
Verfügung, um eine Lösung der Erhaltungsgleichungen zu erhalten.
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