Berechnung turbulenter Strömungen mit Ablösung durch Erfassung koherenter Strukturen

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Ziel dieses Projektes ist eine Verbesserung der Vorhersagbarkeit von turbulenten Strömungen mit Ablösung, insbesondere von Strömungen um Körper. Zu diesem Zweck werden direkte numerische Simulationen (DNS) bei niedrigen, Grobstruktursimulationen (LES) bei mittleren sowie Erfassung kohärenter Strukturen (VLES) und Lösung der Reynolds-gemittelten Navier-Stokes (RANS) Gleichungen bei hohen Reynolds-Zahlen durchgeführt. Diese Untersuchungen werden parallel am Institut für Schiffbau in Hamburg und an der Ecole Centrale de Nantes verlaufen, wobei verschiedene Berechnungsverfahren aber die gleichen Gitter und Turbulenzmodelle eingesetzt werden. Durch diese Zusammenarbeit werden die Genauigkeit des numerischen Verfahrens, der Randbedingungen und der Turbulenzmodelle sowie die Effizienz der Verfahren validiert. Die gleichen Strömungsprobleme werden an den beiden Orten berechnet, wobei der numerischen Genauigkeit die größte Aufmerksamkeit gewidmet wird. Durch das Sicherstellen, daß die numerischen (Diskretisierungs- und Iterations-) Fehler klein genug sind, können die Turbulenzmodelle zuverlässig beurteilt und ihre Qualität bewertet werden. Die numerische Genauigkeit wird gesteigert durch den Einsatz lokaler Gitterverfeinerung und/oder Diskretisierungsmethoden höherer Ordnung. Besondere Aufmerksamkeit wird der Vorhersage von drei-dimensionalen Strömungen bei hohen Reynolds-Zahlen gewidmet; als Testfälle wurden die Strömungen um eine Kugel, eine Flügel-Rumpf Konfiguration, ein Schiff und einen Marinepropeller gewählt. Durch den Einsatz paralleler Supercomputer werden numerische Lösungen sehr hoher Genauigkeit auf sehr feinen Gittern erhalten.