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Turbulente Diffusion: Experimentelle Untersuchung, Modellierung und Direkte Numerische Simulation

湍流扩散：实验研究、建模和直接数值模拟

基本信息

批准号：
5453979
负责人：
Professor Dr.-Ing. Martin Oberlack
金额：
--
依托单位：
Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM)
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2005
资助国家：
德国
起止时间：
2004-12-31 至 2009-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5453979?language=en
关键词：
Turbulente Diffusion Experimentelle Untersuchung Modellierung

项目摘要

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, eine in den letzten Jahren entwickelte Turbulenztheorie auf der Basis der Lie-Gruppen-Theorie weiter zu validieren. Mit dem neuen Ansatz sind eine Reihe klassischer semi-empirischer Ansätze, wie z.B. das logarithmische Wandgesetz, vereinigt und eine Vielzahl neuer Turbulenzgesetze hergeleitet worden, die sich ausschließlich aus first principle ergaben.Im Speziellen soll im vorliegenden Antrag der Strömungsfall turbulenter Diffusion untersucht werden, für den mittels der Lie-Gruppen sechs neue stationäre und instationäre Lösungen entwickelt wurden (Oberlack und Guenther 2003). Für die in Abbildung 1 skizzierten Strömung ist in der Literatur lediglich eine stationäre algebraische Lösung für die turbulente kinetische Energie K dokumentiert.Da die weiter gehenden, oben genannten, Lösungen nicht bekannt waren, sollen diese im vorliegenden Projektantrag mit Hilfe von experimentellen und numerischen Daten validiert und somit die Theorie untermauert werden.Bisher sind alle in den letzten Jahren durch die Lie-Gruppen-Theorie entwickelten Lösungen mittels experimenteller oder numerischer Daten bestätigt worden. Eine Validation der neuen Strömungen würde die rein analytische Turbulenz-Theorie weiter stützen.Darüber hinaus beinhalten vor allem die instationären Lösungen eine neue Strömungsphysik einer turbulenten Diffusionswelle, die maßgeblich unser Verständnis von Turbulenz verändern könnte. Ähnlich wie in der Teilchenphysik, in der die Theorie den Experimenten z.T. Jahrzehnte voraus war, soll auch hier theoretisch vorausgesagte neue Strömungsphysik durch Experiment und Simulation validiert werden.Neben der Untersuchung der neuen Lösungen soll die Strömungskonfiguration als Benchmark -Problem für Turbulenzmodelle etabliert und für neue Modellierungskonzepte herangezogen werden.Die Teilziele für das zukünftige Arbeitsgebiet umfassen vier wesentliche Unterpunkte:Messung und Berechnung (DNS) der Strömung sowie qualitative Darstellung/ Visualisierung der großskaligen Turbulenzstrukturen.Detaillierte quantitative Ermittlung ausgewählter statistischer Parameter wie der Ein- und Zwei-Punkt Korrelationen mittels DNS/LES und experimenteller Techniken.Validation der Lie-Gruppen-Theorie anhand der DNS und der experimentellen Daten durch Variation charakteristischer Strömungsparameter, die sich aus der Theorie ergeben.Entwicklung neuer Modellierungskonzepte für Reynolds-gemittelte Gleichungen zur vereinfachten Berechnung der neuen Lösungen.

近年来，湍流理论在李群理论的基础上得到了进一步的验证。新的安东尼斯人有一个半经验主义的古典主义者，就像z.B. das dansmische Wandgesetz，vereinigt und eine Vielzahl neuer Turbulenzgesetze hergeletet沃登，die sich ausschließlich aus first principle ergaben.Im Speziellen soll im vorliegenden Antrag der Strömungsfall chuntersucht韦尔登，für den mittels der Lie-Gruppen sechs neue stationäre und instationäre Lösungen entwickelt wurden（Oberlack und Guenther 2003）.在Abbildung中，有1个小的结构在文献中被用来描述一个用于描述动力学能量K的代数学习站。在其他地方，我们可以看到，学习站没有被发现，这些问题都是用实验和数值方法解决的，理论上也是有效的。理论开始转向实验者或数字数据最好的沃登。新的湍流理论的验证需要进一步分析湍流理论。由于新的湍流物理现象是一种扩散膨胀的新的湍流物理现象，这使得对湍流理论的理解变得更加清晰。就像物理学和实验理论一样。近年来，通过韦尔登和模拟验证，我们也建立了新的流场理论。新的流场的计算方法是建立湍流模型和新的湍流模型韦尔登的基准问题。Die Teilziele für das zukünftige Arbeitsgebiet umfassen维耶wesentliche Unterpunkte：Messung und Berechnung（DNS）der Strömung sowie qualitative Darstellung/大尺度湍流结构的可视化。详细介绍了DNS/LES和实验技术中的Ein-和Zwei-Punkt相关的定量Ermittlung ausgewählter statistscher参数。理论和DNS以及通过变分特征Strömungsparameter的实验数据，这些都是由理论得出的。