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Kameier 2013 0 Berechnung des Druckverlustes durch einen 90° Krümmer Vergleich bei laminarer (Re=100) und turbulenter Strömung.

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1 Kameier 2013 0 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Berechnung des Druckverlustes durch einen 90° Krümmer Vergleich bei laminarer (Re=100) und turbulenter Strömung (Re=100000) Vergleich mit 1-D Stromfadentheorie, analytische Rechnung (Excel) Zur Vorbereitung der Simulation Abschätzung der möglichen Wandschubspannung (Reibung) Abschätzung der notwendigen Netzauflösung Aufbereitung der Simulationsdaten Darstellung der Netzauflösung Darstellung der Rohrströmungsprofile (laminares/turbulentes Profil am Eintritt; außen und innen strömen unterschiedlich schnell und für laminar und turbulent genau entgegengesetzt) Ablösung liegt bei sichtbarer Rückströmung vor Strömungstechnik II: CFD Praktikum

2 Kameier 2013 1 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Begriffe der Grenzschichttheorie besser: zähe Unterschicht

3 Kameier 2013 2 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Origin: Tobias Schmidt, Quantifizierbarkeit von Unsicherheiten bei der Grenzschichtwiedergabe mit RANS-Verfahren, Dissertation, TU Berlin, 2011. http://opus.kobv.de/tuberlin/volltexte/2011/3308/pdf/schmidt_tobias.pdf Grenzschichtprofil

4 Kameier 2013 3 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Momentanwert= Mittelwert + Schwankungsgröße [ V ] [V DC ] [V AC ] instationäre Aerodynamik zeitliche Schwankungsgrößen 3

5 Kameier 2013 4 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Reynolds-Gleichungen: Annährung turbulenter Strömungen möglich einsetzen von Mittel- und Schwankungswert zeitliche Mittelung RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes)

6 Kameier 2013 5 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Reynoldsgleichung turbulente Zähigkeit Turbulenzmodelle etc. zeitliche Mittelung der Gleichung 00000 Konti-Gl. und Produktregel rückwärts nicht lineare partielle Differentialgleichung mit Orts- und Zeitabhängigkeit

7 Kameier 2013 6 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Turbulenzmodellierung k = turbulente kinetische Energie = Dissipationsrate (spez. Energie/Zeit) = Frequenz der Energie dissipierenden Wirbel Blending (Überlagerung von k- und k- ) (BSL)Blending Sub-Layer Turbulenzmodellierung Shear Stress Transport (SST) Modell Ergebnisse experimenteller Untersuchungen der Grenzschichtströmung

8 Kameier 2013 7 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Hintergrund - Turbulenzmodellierung LRR=Launder, Reece, Rodi ASM=Algebraische Spannungsmodell dimensionslose Darstellungen Linearlogarithmisch

9 Kameier 2013 8 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Origin: Georgi Kalitzin Gorazd Medic, Gianluca Iaccarino, Paul Durbin, Near-wall behavior of RANS turbulence models and implications for wall functions, Journal of Computational Physics 204 (2005) 265–291. http://www.os-cfd.ru/cfd_docs/wall_funcs/Near_wall_behaviour_of_RANS_and_implications_for_wall_functions.pdf Wandfunktion und y+ Stützstellen zu nah an der Wand führen u.U. zu Fehlern!

10 Kameier 2013 9 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Origin: Tobias Schmidt, Quantifizierbarkeit von Unsicherheiten bei der Grenzschichtwiedergabe mit RANS-Verfahren, Dissertation, TU Berlin, 2011. http://opus.kobv.de/tuberlin/volltexte/2011/3308/pdf/schmidt_tobias.pdf Vernetzung - strukturiert - - unstrukturiert - - unstrukturiert mit Inflation-Layer -

11 Kameier 2013 10 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Abschätzung der Netzabmessung - über empirisch ermittelte Gleichung für die Wandschubspannung - (siehe auszufüllende Excel-Tabelle) C_f=(2*LOG10(U*x/nue)-0,65)^-2,3 Tau_w=c_f/2*rho*U^2 oder aus Schade/Kunz Formel (13.6-12) Tau_w=0,0289*rho*nue^(1/5)*U^(9/5)*x^(-1/5) … mit y + =1 wird kleinster Wandabstand abgeschätzt.

12 Kameier 2013 11 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de Verfeinerung: Hohe Gradienten von p, V(wandnahe) Grenzschichten Enge Querschnitte Biegungen Wand


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