Numerische Untersuchung einer Düsenströmung mit Schiebewinkel

Ergebnisse 42
ω i
0.003
0.002
0.001
0
-0.001
-0.002
-0.003
ω i
0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14
(a) Grenzschicht
φ 1 =0
φ 1 =0,2
φ 1 =0,4
φ 1 =0,6
φ 1 =0,8
ω i
0.08
0.06
0.04
0.02
0
ω r
0.1 0.2 0.3 0.4
(b) Scherschicht
Abb. 4.12: Verlauf der zeitlischen Anfachung ωi für verschiedene φ1
φ 1 =0
φ 1 =0,2
φ 1 =0,4
φ 1 =0,6
φ 1 =0,8
Aus dieser Betrachtungen folgt, dass die Geschwindigkeitskomponente in z- Richtung eine stabilisie-
rende Wirkung sowohl in der Grenzschicht als auch in der Scherschicht hat.
Je größer φ1 bzw w
u
sind desto stabiler wird die Grundströmung.
4.3 Ergebnisse der DNS Rechnung
Die Auswirkung einer dreidimensionalen periodischen Störung in der dreidimensionalen freien Scher-
schicht wird mithilfe des DNS Codes NS3D untersucht.
Durch die Instabilität werden die eingebrachten Störungen exponentiell angefacht, weswegen ein ge-
ringer Energieeintrag in die Strömung genügt, um großräumige Wirbel hervorzurufen.
Im laminaren Fall wurde mittels der LST (Abschnitt 4.2 ) die Entwicklung der eingebrachten Störun-
gen zumindest im anfänglichen Stadium verhältnismäßig einfach bestimmt.
Die Grundströmung wird an der oberen Grenzschicht mit einer 3D Störwelle mit der Fundamental-
frequenz ω0 = 0,0601449, der Querwellenzahl γ = 0,12 und der Amplitude u ′ max = 5 · 10−4 gestört.
Die Phasenverschiebung ∆Θ ist hier 0, da bei einer Störung es kaum Phasenversatz gibt.
Hier wird darauf geachtet, daß die Querwellenzahl ein Vielfaches der Querwellenzahl aus der Setup-
Datei ns3d.i ist.
γ = 2π
λz
In dieser Berechnung ist γStörung
γ = 1.
Die Störeinleitung erfolgt durch Eigenfunktionen aus der linearen Stabilitätstheorie.
Die benutzten Parameter in NS3D sind in der Tabelle (4.7) gelistet.
(4.7)