Untersuchung zur Nicht-Gleichgewicht-Turbulenzmodellierung anwendungsnaher turbulenter Strömungen

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Das globale Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung zur Nicht-Gleichgewicht-Turbulenzmodellierung anwendungsnaher turbulenter Strömungen. Für dreidimensionale Systeme mit und ohne Verbrennung soll diese einerseits auf einem Nicht-Gleichgewicht-Turbulenzmodell zweiter Ordnung und andererseits auf einer entsprechenden reduzierten algebraischen Form zur Beschreibung des turbulenten Impuls- und Energieaustausches basieren. Diese Modelle müssen mit dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verträglich, d.h. thermodynamisch konsistent sein.Da eine genaue Kenntnis der Strömungsfelder für das Verständnis der Verbrennungsvorgänge erforderlich ist, besteht die Zielsetzung dieses beantragten Vorhabens (erste 3 Jahre) darin, Turbulenzmodelle zu entwickeln, von welchen zuverlässige Vorhersageeigenschaften für anwendungsnahe nicht-reagierende Strömungen im Nicht-Gleichgewicht erwartet werden. Es handelt sich dabei um turbulente Strömungen, deren Eigenschaften vom Zustand des lokalen Gleichgewichts stark abweichen. Zur Entwicklung dieser Modelle soll die Arbeit von Sadiki (1997) [96] über Turbulenzmodellierung und Thermodynamik als Grundlage betrachtet werden.Im Hinblick auf eine spätere Anwendung in reagierenden Strömungen sind Fragen nach einer geeigneten Gruppierungsmethode bei der Mittelwertbildung im Fall der Dichteänderungen in turbulenten Strömungen sowie der Optimierung der Modellkoeffizienten in diesem Zusammenhang thermodynamisch konsistent zu beantworten.Es ist zur Beurteilung dieser Modelle ein Vergleich der numerischen Resultate mit Meßergebnissen oder DNS-Daten aus der Literatur für ausgewählte Strömungskonfigurationen durchzuführen. Dabei soll der Vergleich mit den numerischen Resultaten anderer Modelle auch durchgeführt werden, um die Aussagekraft dieser Modelle deutlich hervorzuheben. Unverzichtbar soll dabei ein Effizienzvergleich zwischen den Nicht-Gleichgewicht Momentenmodellen zweiter Ordnung und den entsprechenden algebraischen Modellen erfolgen.