4.4 Unstrukturierte Rechennetze

4.5 Rechennetzadaption 75
Unstrukturierte Netze können einfach an Gebiete mit starken Strömungsgradienten wie Grenzschichten,
Nachläufe oder Verdichtungsstöße adaptiert werden. Entweder werden vorhandene
Zellen einfach unterteilt oder die Zellen werden in diese Gebiete verschoben.
Ein Nachteil der unstrukturierten Rechennetze ist die aufwändigere Logistik des Netzes. Für
jedes Volumenelement müssen dem Programm die Nachbarelemente und -punkte bekannt sein,
um die räumlichen Differenzen bilden zu können.
4.5 Rechennetzadaption
4.5.1 Die Netzverdichtung
Am Festkörperrand ist bei reibungsbehafteter Strömung die Geschwindigkeit Null (Haftbedingung)
und es stellt sich ein Grenzschichtprofil für die Geschwindigkeit u ein, wie in Bild 4-13
links dargestellt. Dieses Grenzschichtprofil muss aufgelöst werden, um die Kräfte und Momente
und eventuelle Ablösungen richtig berechnen zu können. Hierzu wird das Rechennetz
bei der reibungsbehafteten Rechnung zum Festkörperrand hin verdichtet (Bild 4-13 rechts).
Die Grenzschicht sollte für eine gute Genauigkeit mit mindestens zehn Netzpunkten normal
zum Rand, hier also in y-Richtung aufgelöst werden. Ihre Dicke kann vor der Netzverdichtung
anhand der Theorie abgeschätzt werden.
y
Bild 4-13 Netzverdichtung am Festkörperrand
u
y
Festkörperrand
Bei modernen Netzerzeugungsprogrammen wird die Netzverdichtung am Festkörperrand zur
Auflösung der Grenzschicht meistens automatisch durchgeführt. Ebenso verdichten sie automatisch
in Gebieten, in denen die Geometrie stark gekrümmt ist, wie z. B. an Knicken oder
Kanten wie Tragflügelvorder- und -hinterkanten.
i,j
Δx
Δy
x