Entwicklung eines Wandmodells für die Large-Eddy Simulation auf der Basis nichtlinearer DNS-Datenanalyse

基于非线性DNS数据分析的大涡模拟壁体模型的开发

• 批准号: 5285114
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Michael Breuer
• 金额: --
• 依托单位: Professur für Strömungsmechanik
• 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 2005-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5285114?language=en
• 关键词: Entwicklung; eines; Wandmodells; die; Large

In letzter Zeit wird zur Berechnung turbulenter Strömungen verstärkt die Large-Eddy Simulationstechnik (LES) eingesetzt, wobei beachtliche Fortschritte erzielt wurden. Eine Schlüsseltechnologie, um mit LES auch praktisch relevante, wandgebundene Strömungen bei hoher Reynoldszahl simulieren zu können, ist die geeignete Behandlung des wandnahen Bereiches. Bei der Verwendung der Stokesschen Haftbedingungen ist in Wandnähe eine DNS- ähnliche Gitterauflösung erforderlich, die zu unakzeptabel hohen Rechenzeiten führt. Nur wenn es gelingt, den wandnahen Bereich durch eine geeignete Modellierung ihre extrem feine Gitternetze zu beschreiben, wird sich die LES-Technik für technisch relevante Strömungen langfristig einsetzen zu lassen.Das Ziel dieses Projektes ist daher die Entwicklung eines Wandmodells für die LES. Dazu soll das Strömungsfeld in einen wandnahen Bereich und einen Kernbereich unterteilt werden. Der wandnahe Bereich soll im Gegensatz zum Einsatz der Stokesschen Haftbedingung nicht aufgelöst werden, sondern es sollen geeignete Approximationen für den Spannungs- und Feinstruktur-Spannungstensor gefunden werden, die am gewählten Integrationsrand den Einfluß des nicht aufgelösten Bereiches auf den Kernbereich beschreiben. Um ein solches Wandmodell zu entwickeln, wird in diesem Projekt die große Erfahrung der Ingenieure auf dem Gebiet der nichtlinearen Datenanalyse aus der statistischen Physik vereint. Konkret ist geplant, die Untersuchungen zunächst anhand der voll entwickelten, turbulenten Kanalströmung zwischen zwei ebenen Platten durchzuführen. Dieser Strömungsfall wurde aufgrund seiner einfachen Geometrie und der Vermeidung von Ein- und Ausströmbedingungen bereits vielfach mittels DNS simuliert und stellt daher eine hervorragende Ausgangsbasis für das Projekt dar.Die DNS-Daten der Kanalströmung werden von den Ingenieuren beriet gestellt, bzw. falls erforderlich, neu erzeugt und von den Physikern mittels einer nichtlinearen Datenanalyse im statistischen Sinne ausgewertet. Mit Hilfe dieser modernen Analysetechnik soll ein geeignetes Wandmodell aufgestellt werden. Das Modell wird in einen vorhandenen LES-Code implementiert und in A-Posteriori-Tests mit DNS-Rechnungen bzw. bekannten Modellen verglichen. Dies wird die notwendige Rückkopplung für die Weiterentwicklung des Wandmodells liefern, so daß nach einigen Iterationen ein verfeinertes Modell zu erwarten ist. Langfristig ist geplant, auch andere Strömungsfälle (mit Ablöse- und Rückströmgebieten) zu prüfen, wird auch hier die wechselseitige Aufstellung und Überprüfung des Modells anhand von LES-Rechnungen unbedingt erforderlich sein. Daraus wird klar, daß keine der Gruppen imstande ist, das Problem im Alleingang zu lösen. Nur in Form dieser interdisziplinären Initiative der Physik und der Ingenieurwissenschaften kann die anspruchsvolle Aufgabenstellung angegangen werden, wobei beide Disziplinen wechselseitig von einander lernen werden.

在未来的时间里，大涡模拟技术（LES）将成为一种新的研究方向。Eine Schlüsseltechnologie，um mit LES auch praktisch relevante，wandgebundene Strömungen bei hoher scholdszahl simulieren zu können，ist die geignete Behandlung des wandnahen Bereiches. Bei der Verwendung der Stokesschen Haftbedingungen ist in Wandnähe eine DNS- ähnliche Gitterauflösung erforderlich，die zu unakzeptabel hohen Rechenzeiten führt.努尔，如果希望通过一个几何模型来实现其最佳的Gitternetze zu beschreiben，则将LES-Technik für technisch relevant Strömungen langsetzen zu lassen.Das Ziel diesProjektes ist daher die Entwicklung eines Wandmodels für die LES。这是一个巨大的球场，一个韦尔登。要想在Stokesschen Haftbedingung的Gegenetum中实现无韦尔登，就必须对跨度和非结构跨度进行非常近似的设计，这是韦尔登的最大集成，并对无膨胀膨胀的Breiches的影响进行最大化。在这个项目中，我们将使用一种新的Wandmodell模型，对统计物理学中的非线性数据进行分析。Konkret is geplant，die Untersuchungen zunächst anhand der voll entwickelten，turbulenten Kanalströmung zwischen zwei ebenen Platten durchzuführen. Dieser Strömungsfall wurde aufgrund seiner einfachen Geometrie und der Vermeidung von Ein- und Ausströmbedingungen bereits vielfach mittels DNS simuliert und stelt daher eine hervorragende Ausgangsbasis für das Projekt dar.Die DNS-Daten der Kanalströmung韦尔登von den Ingenieuren beriet gestellt，bzw.福尔斯在统计学上对物理学进行了新的、非线性的数据分析。现代分析技术使我们有了一个韦尔登。该模型将在一个前处理LES代码的实现和在A-posteriori-Tests与DNS检索bzw。让模特变得更好。Dies wird die notwendige Rückkopplung für die Weiterentwicklung des Wandmodells liefern，so dahnach einigen Iterationen ein verfeinertes Modell zu erwarten ist. Langfristig是一种植物，也是一种Strömungsfälle（mit Ströse- und Rückströmgebieten）zu prüfen，也是一种对LES-Rechnungen unbedingt erforderlich的模型的改进和优化。很显然，这个集团并不重视这个问题。努尔以物理学和工程科学的跨学科倡议的形式提出了一种新的韦尔登方法，这种方法可以使数学学科从一个韦尔登学习者那里获得启发。