Turbulenzmodellierung (137365-WiSe22/23)

Lernziele:

Die Studierenden werden die Funktionsweise von verschiedenen Turbulenzmodellen kennenlernen, die in gängigen Strömungssimulationsprogrammen implementiert sind. Sie werden die Vielzahl und das deutlich unterschiedliche Verhalten der einzelnen Turbulenzmodelle im Hinblick auf Genauigkeit, Stabilität und Aufwand bewerten können. Die Herleitung ausgewählter Modelle wird dargestellt. Dieses Wissen ermöglicht eine sinnvolle Anwendung von CFD (Computational Fluid Dynamics) auf technische Strömungen, wie sie in der industriellen Praxis vorkommen.

Lerninhalte:

Wiederholung der strömungsmechanischen und numerischen Grundlagen, Überblick über die Turbulenztheorie, Einführung in die Direkte und die Large-Eddy-Simulation. Detaillierte Behandlung der statistischen Turbulenzmodelle (Wirbelviskositäts- und Reynolds-Spannungsmodelle). Hybride Modelle: Scale-Adaptive (SAS), Detached-Eddy (DES). Wandbehandlung, laminar-turbulente Transition, Modelladditive zur Staupunkt-, Rotations- und Kompressibilitätsbehandlung.

Aufbau:

Die Vorlesung wird durch praktische Übungen am Rechner ergänzt. Dazu wird zunächst eine Einführung in die Stömungssimulation mit OpenFOAM gegeben, um anschließend Beispiele aus der Vorlesung näher zu untersuchen.

Literatur/Lernmaterial:

Skript als Sammlung von Folien sowie Übungsunterlagen. Verschiedene Literaturstellen werden in der Vorlesung angegeben.

Voraussetzungen:

Grundlagen der Strömungsmechanik, idealerweise auch Fortgeschrittene Strömungsmechanik, Computersimulation von Fluidströmungen