Numerical simulation of vortex breakdown in turbulent flow

湍流涡破裂的数值模拟

• 批准号: 5232605
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Wolfgang Schröder
• 金额: --
• 依托单位: Lehrstuhl für Strömungslehre und Aerodynamisches Institut (AIA)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 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/5232605?language=en
• 关键词: Numerical; simulation; vortex; breakdown; turbulent

Mit Hilfe numerischer Lösungen der Navier-Stokes-Gleichungen sollen turbulente, instationäre, dreidimensionale Strömungen in drallbehafteten Rezirkulationsgebieten - in der Wirbeldynamik auch als aufgeplatzte Wirbel bezeichnet - simuliert werden. Die numerischen Simulationen der Strömung sollen eine Analyse des Aufplatzmechanismus und der Aufplatzform sowie der Interaktion zwischen der turbulenten Grundströmung und dem aufplatzenden Wirbel ermöglichen. Zunächst sollen Untersuchungen in Wirbelrohren durchgeführt werden, bei denen mittels Konfusor und Diffusor axiale Druckgradienten erzeugt werden. Über den Einströmquerschnitt soll eine turbulente Rohrströmung mit variablem Drall eintreten. Nach einer Erweiterung der Lösung für Strömungen mehrerer Spezies sollen Mischungsvorgänge, die durch das Wirbelaufplatzen verstärkt werden, für koaxiale Strömungen, ähnlich wie sie in Brennkammern auftreten, untersucht werden. Dabei soll der inneren Rohrströmung ein Drall überlagert werden, so daß sich weiter stromab ein Aufplatzen der wirbelbehafteten Strömung einstellt. Da Turbulenzmodelle, die auf Reynolds gemittelten Erhaltungsgleichungen basieren, bisher nur mit wenig Erfolg zur Simulation von aufplatzenden Wirbeln eingesetzt wurden, sollen in diesem Forschungsprojekt mit Hilfe von Grobstruktursimulationen die großen turbulenten Schwankungen direkt simuliert werden. Ansätze verschiedener Approximationsordnung sollen zur Formulierung der Einströmrandbedingungen verwendet werden, beginnend mit zufallsverteilten Schwankungen, bis zu Näherungslösungen der Navier-Stokes-Gleichungen. Die Simulationen sollen parallel zu Experimenten, die innerhalb eines zusätzlich gestellten Forschungsprojektes beantragt werden, durchgeführt werden. Darin ist eine Vermessung des Strömungsfeldes vorgesehen, so daß eine gegenseitige Überprüfung von experimentellen und numerischen Ergebnissen möglich ist.

Mit hilife numerischer Lösungen der Navier-Stokes-Gleichungen sollen turbulente, instationäre, dedimensionale Strömungen in all - behafteten Rezirkulationsgebieten - in der wiberdynamik aucfgeplatzte wibel bezeichnet - simulert werden。模具数值模拟与仿真Strömung sollen - e - aufplatz机构分析与aufplatz机构分析与aufplatz机构相互作用与湍流Grundströmung与aufplatzenden wibel ermöglichen。Zunächst sollen Untersuchungen in Wirbelrohren durchgefhrt werden， bei denen mittels Konfusor and Diffusor轴向流体梯度werden。Über den Einströmquerschnitt soll eine turbulente Rohrströmung mit variable Drall einterent。Nach einer Erweiterung der Lösung f<e:1> r Strömungen mehhrerer Spezies sollen Mischungsvorgänge, die durch das Wirbelaufplatzen verstärkt werden, f<s:1> r koaxiale Strömungen， ähnlich wesie in Brennkammern auftreten, untersucht werden。Dabei soll der inneren Rohrströmung in Drall <e:1> berlagert werden, so dasß sih weiter stromab in aufplaten der wibelbehateten Strömung einstein。d紊流模型，die auf Reynolds gemittelten Erhaltungsgleichungen basieren, bisher nmit wenig Erfolg zur Simulation von aufplatzenden Wirbeln eingesetzt wurden, sollen in diesem forschungsproject mit Hilfe von grobstrucktursimulationen die groß ßen turbulentenschwankungen directsimulerert werden。Ansätze verschiedener近似sordnung sollen zur formululierung der Einströmrandbedingungen verwendet werden， beginend mit zufallsverteilten Schwankungen, bis zu Näherungslösungen der Navier-Stokes-Gleichungen。模具仿真与平行实验，模具内腔试验zusätzlich gestellten Forschungsprojektes beantragt werden， durchgefhrt werden。Darin ist eine Vermessung des Strömungsfeldes vorgesehen， so daseine gegenseitige Überprüfung von实验和数值chen ergebissen möglich ist。