Numerische Simulation turbulenter Strömungen um eine Kugel

球体周围湍流的数值模拟

• 批准号: 5232588
• 负责人: Professor Dr. Milovan Peric
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Schiffstechnik, Meerestechnik und Transportsysteme (ISMT)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Priority Programmes
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 1999-12-31 至 2002-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5232588?language=en
• 关键词: Numerische; Simulation; turbulenter; Str; mungen

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Verbesserung der Vorhersagbarkeit turbulenter Strömungen mit Transition und Ablösung, wie sie bei der Umströmung stumpfer Körper entstehen. Als Beispielkörper wird eine Kugel betrachtet, da sie geometrisch einfach ist, ihre Umströmung jedoch alle Eigenschaften komplexer, abgelöster Strömungen hat (Ablösungsstelle nicht fixiert, Transition vor der Ablösung oder nach laminarer Ablösung, kohärente Strukturen im Nachlauf, stark dreidimensionale Strömung mit achsensymmetrischem Mittelwert). Nachdem eine direkte numerische Simulation bei der Reynolds-Zahl von 5 000 bereits durchgeführt und ein experimentelles Programm durch Grundausstattung gesichert wurde, sind hier Grobstruktursimulationen (large-eddy simulations - LES - bei moderaten und very large-eddy simulations - VLES - bei hohen Reynolds-Zahlen) geplant. Entscheidend ist die Möglichkeit der Verwendung von unstrukturierten, lokal verfeinerten Gittern und des Parallelrechnens, was das zur Verfügung stehende Verfahren gewährleistet. Es wird eine systematische Untersuchung von zwei Strömungszuständen durchgeführt werden: (i) mit laminarer Ablösung von glatter Kugeloberfläche und Transition im Nachlauf (Reynolds-Zahl um 50.000) und (ii) mit erzwungener Transition der Grenzschicht (durch Stolperdraht) und turbulenter Ablösung. In beiden Fällen werden zuerst Simulationen durchgeführt, gefolgt von gezielten experimentellen Untersuchungen und Nachsimulationen mit optimierten Modellen. Zusätzlich zu den Grobstruktursimulationen werden auch statistische Turbulenzmodelle (sowohl Zweigleichungs- als auch Reynolds-Spannungsmodelle) angewendet.

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Verbesserung der Vorhersagbarkeit Scholenter Strömungen mit Transition und Scholars，wie sie bei der Umströmung stumpfer Körper entstehen. Als Beispielkörper wird eine Kugel betrachtet，da sie geometrisch einfach ist，ihre Umströmung jedoch alle Eigenschaften komplexer，abgelöster Strömungen hat（非固定的，过渡或在层压或层压后，在Nachlauf中的结构，完全三维的Strömung mit achsensymmetrischem Mittelwert）。然后，对5000个通过Grundausstattung gesichert进行的试验点进行了直接数值模拟，并建立了大涡模拟（LES - bei moderaten und very large-eddy simulations - VLES -bei hohen Elds-Zahlen）装置。Entscheidend ist die Möglichkeit der Verwendung von unstrukturierten，lokal verfeinerten Gittern und des Eschelrechnens，was das zur Verfügung stehende Verfahren gewährleistet.本文对两种韦尔登结构进行了系统的研究：（i）采用了由光滑的钢结构和在Nachlauf（50.000米的钢-察尔）中的过渡层构成的分层结构;（ii）采用了由Stolperdraht（钢-察尔）构成的过渡层和中心层构成的分层结构。在北部的韦尔登中，通过优化模型进行实验研究和数值模拟。在韦尔登模拟中，也使用了统计湍流模型（也使用了Zweigleichung和Spannungs-Spannungmodelle模型）。