Numerische Untersuchungen zur Wirbelbildung und Wirbeldynamik in Scherströmungen

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Im vorliegenden Projekt sollen die neuesten numerischen Wirbel- und Scherschichtidentifikationsverfahren auf aktuelle DNS-Datensätze angewandt und publiziert werden. Zunächst wird die Identifikation, Extraktion, Verfolgung und Quantifizierung von Wirbeln und Scherschichten betrieben, um den Vergleich mit dem letzten Stand der Forschung herzustellen. Hierfür stehen DNS-Datensätze einer freien Scherschichtsimulation und einer Grenzschichtsimulation mit stationärem Einblasen durch hintereinander liegende Löcher zur Verfügung. In beiden Fällen führen Instabilitäten zum laminar-turbulenten Strömungsumschlag, wobei klar zu identifizierende Strukturen (Wirbel & Scherschichten) entstehen, die zunehmend komplexer und kleinskaliger werden. Anhand dieser Beispiele sollen die verschiedenen Mechanismen der Wirbelbildung und Wirbelinteraktion untersucht werden, also die gegenseitigen Wechselwirkungen zwischen Scherschichten und Wirbeln sowie zwischen Wirbeln. Außerdem soll geklärt werden, anhand welcher Kriterien sich diese identifizieren und quantitativ beschreiben lassen und inwieweit die Entdeckung dieser Prozesse automatisiert werden kann. Neben strömungsphysikalischen Erkenntnissen ließe sich damit ein bedeutender methodischer Fortschritt für die Strömungsmechanik erzielen.