Untersuchung und Reduzierung von numerisch bedingten ... - IAG

3 Parasitäre Strömungen
0.018
0.016
0.014
16 3
32 3
64 3
128 3
0.012
tot
E /mtot [J/kg]
kin
0.01
0.008
0.006
0.004
0.002
0
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035
t [s]
Abbildung 3.17: Gesamte spezifische kinetische Energie bei Variation der Gitterauflösung
und verschwindender Viskosität.
ist zu erkennen, dass die anfängliche Steigung der Kurve bei Hinzunahme zusätzlicher
Gitterpunkte immer steiler wird. Dies untermauert das bezüglich der Maximalgeschwindigkeiten
erhaltene Ergebnis. Betrachtet man den weiteren Verlauf der Kurven, so fällt
auf, dass entgegen des Trends der Maximalgeschwindigkeiten, am Ende der Rechnung
für den Fall mit 64 3 Gitterzellen ein größerer Betrag an spezifischer kinetischer Energie
vorliegt, als für die Rechnung mit 128 3 Zellen.
3.2.6 Vergleich der Oberflächenspannungsmodelle CSS und CSF
Zur Untersuchung des Einflusses der Oberflächenspannungsmodellierung, werden die Ergebnisse
der Modelle CSS und CSF näher untersucht. Dazu ist für beide Modelle der
zeitliche Verlauf der spezifischen kinetischen Energie bei verschwindender Viskosität in
Abbildung 3.18 dargestellt. Betrachtet man zunächst die gesamte spezifische kinetische
Energie in Abbildung 3.18(c), so lassen sich im Verlauf der beiden Kurven Unterschiede
feststellen. Es ist ersichtlich, dass bei Verwendung des CSF-Modells zu jedem Zeitpunkt
mehr kinetische Energie im Rechengebiet vorhanden ist, als dies beim CSS-Modell der
Fall ist. Ebenso weist die Kurve des CSF-Modells zu Beginn der Rechnung eine deutlich
größere Steigung auf, als jene des CSS-Modells.
Weitere Unterschiede lassen sich durch die Betrachtung der Aufteilung der kinetischen
Energie auf die beiden Phasen erkennen. Hierbei zeigen die Abbildungen 3.18(a) und
3.18(b) ein umgekehrtes Verhalten der beiden Modelle. Bei der CSF-Modellierung befindet
sich der Großteil der erzeugten kinetischen Energie in der gasförmigen Phase, während
beim CSS-Modell mehr spezifische kinetische Energie in der flüssigen Phase zu
finden ist.
Vergleicht man die Modelle im Hinblick auf ihre Modellierung, wie sie in Abschnitt 2.1.4
beschrieben ist, so stellt man fest, dass letztendlich beide auf die von FS3D anhand der f -
Verteilung berechneten Normalenvektoren in den Grenzflächenzellen zurückgreifen. Werden
die Vektoren vom CSS-Modell direkt zur Erzeugung des Grenzflächenspannungsten-
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