4.6 Vergleichsrechnung mit Hilfe des SST Modells - Lehrstuhl ...

2.4.6 Auswahl geeigneter Turbulenzmodelle
In den vergangenen Jahrzehnten wurden verschiedene Turbulenzmodelle entwickelt. Trotz der
großen Bemühungen ist es bis heute nicht gelungen, ein Turbulenzmodell zu erstellen, das allen
bisherigen Turbulenzmodellen bei der Modellierung der verschiedensten Formen turbulenter
Strömungen überlegen wäre. Aus diesem Grund stellt sich immer die Frage, für welches Tur-
bulenzmodell mit all seinen Vor- und Nachteilen man sich entscheidet.
Das Standard k – ε Modell hat sich für voll turbulente Strömungen bei hohen Re-Zahlen be-
währt. Besonders im wandfernen Bereich liefert es gute Ergebnisse. Jedoch ist auch bekannt,
dass es in Staupunkten zu viel kinetische Energie erzeugt und Ablösepunkte nur ungenau bzw.
gar nicht vorhersagen kann.
Das Realizable k – ε Modell ist eine Weiterentwicklung des Standard k – ε Modelles. Durch
die neuen Gleichungen kommt es zu einer verbesserten Berechnung des runden Freistrahls. Zu-
dem kommt es nicht mehr zu einer Überproduktion der turbulenten kinetischen Energie in Stau-
punkten. Dazu kommt die erhöhte numerische Stabilität gegenüber den anderen
Modellen. Daher ist es dem Standard k – ε Modell vorzuziehen und wird in dieser Arbeit haupt-
sächlich angewandt.
Das k – ω Modell bietet Vorteile im wandnahen Bereich, ist auch für kleine Re-Zahlen einsetz-
bar und numerisch sehr stabil, allerdings reagiert es empfindlich auf kleine Änderungen der
Turbulenzgrößen am Rand des Strömungsgebietes.
Das SST k – ω Modell verbindet die Vorteile des k – ε Modelles mit denen des k – ω Model-
les, d. h. es benutzt das k – ε Modell im wandfernen Bereich, wo dessen Vorteile liegen, und
im wandnahen Bereich schaltet es auf das k –
ω Modell um, da dieses dort sein Vorteile hat.
Damit ist das SST Modell beiden Standardmodellen überlegen, weil es genauer und zuverlässi-
ger für eine weite Klasse von Problemen ist. Aus diesem Grund wird auch dieses Turbulenzmo-
dell vereinzelt in der vorliegenden Arbeit angewandt.
Bei allen Turbulenzmodellen ist die Wandbehandlung für die Qualität der Rechenergebnisse
entscheidend.
k – ε
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