Large-Eddy-Simulation von Strömungen um runde zylinderförmige Körper

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Viele turbulente Strömungen der Praxis sind äußerst komplex und einer Beschreibung mit Hilfe statistischer Turbulenzmodelle nur schwer zugänglich. Dies ist besonders dann der Fall, wenn großskalige Wirbelstrukturen im Strömungsfeld vorhanden sind sowie eine Wechselwirkung zwischen der Strömung und der Struktur auftritt. Derartige Strömungsprobleme eignen sich hervorragend für die Large-Eddy Simulations-Methode, bei der die großskaligen Wirbelstrukturen numerisch aufgelöst werden und nur die turbulente Feinstruktur, die auf dem vorgegebenen Gitter nicht aufgelöst werden kann, mit einem Feinstruktur-Modell modelliert wird. Durch verbesserte numerische Verfahren, ausgereiftere Feinstruktur-Modelle sowie nicht zuletzt enorm gesteigerte Rechnerleistungen ist man heute in der Lage, recht komplexe turbulente Strömungsprobleme mit der LES-Methode anzugehen. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von LESTechniken für komplexe Strömungen der Praxis und ihre Validierung anhand einer bestimmten Klasse solcher Strömungen, und zwar soll die Strömung um runde Zylinder einschließlich der Kopplung Strömung/Struktur betrachtet werden. Ausgehend von zwei bereits existierenden LES-Programmen sollen in einem gemeinsamen, deutsch-französischen Forschungsvorhaben zwei Methoden weiterentwickelt werden: Das Finite-Volumen Verfahren in allgemeinen, konturangepaßten Koordinaten (deutscher Partner) und der Finite-Elemente Ansatz für unstrukturierte Gitter (französischer Partner). Die Berechnung gleicher Testprobleme läßt einen detaillierten Vergleich und eine Bewertung der beiden verschiedenen LES-Methoden zu. Verschiedene FeinstrukturModelle werden auf der französischen und deutschen Seite getestet und weiterentwickelt. Der deutsche Antragsteller wird ferner Wandrandbedingungen weiterentwickeln. Die ausgewählten Testprobleme umfassen eine Vielfalt von unterschiedlichen Zylinderumströmungen, wobei auch Fälle mit instationärer oder gescherter Anströmung, mehreren Zylindern sowie das Kopplungsproblem Strömung/Struktur berücksichtigt werden. Manche dieser Testfälle werden mit beiden Methoden berechnet, wohingegen für andere sich die Simulationen gegenseitig ergänzen werden.