Verfügbarkeit: Umströmung einer Halbkugel in turbulenter Grenzschicht

Umströmung einer Halbkugel in turbulenter Grenzschicht: Grobstruktursimulation und Eigenmodeanalyse der Ablöseprozesse

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Bibliographische Detailangaben
Beteilige Person:	Manhart, Michael (VerfasserIn)
Format:	Hochschulschrift/Dissertation Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	Düsseldorf VDI-Verl. 1996
Ausgabe:	Als Ms. gedr.
Schriftenreihe:	Fortschritt-Berichte VDI Reihe 7, Strömungstechnik ; 292
Schlagwörter:	Turbulente Grenzschicht Grenzschichtablösung Kugelumströmung Hochschulschrift
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adam_text	Titel: Umströmung einer Halbkugel in turbulenter Grenzschicht Autor: Manhart, Michael Jahr: 1996 Inhaltsverzeichnis V Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 1.1 Kohärente Strukturen und die Karhunen-Loeve-Zerlegung......................... 2 1.2 Grobstruktursimulation turbulenter Strömungen.................. 4 1.3 Zielsetzung der Arbeit................................ 6 1.4 Aufbau der Arbeit .................................. 7 2 Grobstruktursimulation der turbulenten Umströmung einer Halbkugel 9 2.1 Geometrie des Experiments ............................. 9 2.2 Simulationsverfahren................................. 10 2.2.1 Numerisches Verfahren............................ 10 2.2.2 Parameter der Simulationen......................... 11 2.2.3 Erzeugung der Zuströmbedingung...................... 12 2.3 Diskussion der Ergebnisse.................. 14 2.3.1 Zeitlich gemittelte Strömung......................... 14 2.3.2 Vergleich der Simulation mit dem Experiment............... 15 2.3.3 Ablöseprozesse ................................ 18 2.4 Zusammenfassung................................... 23 2.5 Abbildungen...................................... 25 3 Karhunen-Lofeve-Zerlegung 40 3.1 Grundlagen...................................... 40 3.1.1 Herleitung................................... 41 3.1.2 Beziehung zwischen den Karhunen-Loeve-Eigenfunktionen und dem Druckfeld . ...................................... 45 3.1.3 Zusammenfassung............................... 47 Inhal ts Verzeichnis VI 3.2 Überblick über den aktuellen Stand der Forschung . . 3.2.1 Konvergenz der Reihenentwicklung...... 3.2.2 Karhunen-Loeve-Dimension.......... 3.2.3 Eigenwertspektrum............... 3.2.4 Eigenschaften der räumlichen Eigenfunktionen 3.2.5 Symmetrieeigenschaften............ 3.2.6 Homogene Richtungen im Raum........ 3.2.7 Laufende Wellen ................ 3.2.8 Stationäre Prozesse............... 3.2.9 Grenzen der Karhunen-Loeve-Zerlegung .... 3.2.10 Zusammenfassung................ 3.3 Anwendung der Karhunen-Loeve-Zerlegung...... 3.3.1 Vorgehensweise................. 3.3.2 Grundlegende Struktur der Ergebnisse .... 3.3.3 Energetisch dominanter Prozeß........ 3.3.4 Unterschiede zwischen den Simulationen . . . 3.3.5 Verhalten der Moden im Inertialbereich und im dissipativen Bereich . . . 3.3.6 Zusammenfassung............................... 3.4 Abbildungen...................................... 4 Interaktionen zwischen den Karhunen-Loeve-Eigenfunktionen 4.1 Einführung ...................................... 4.2 Grundgleichungen der Interaktionen......................... 4.2.1 Impulsgleichung................................ 4.2.2 Energiegleichung............................... 4.2.3 Nichtlineare Wechselwirkungen ....................... 48 48 49 50 53 54 55 57 58 59 60 61 61 63 65 71 74 77 79 99 99 101 102 103 103 altsverzeichnis VII 4.2.4 Interaktionen mit dem mittleren Strömungsfeld..............105 4.2.5 Interaktionen mit dem Druckfeld......................107 4.2.6 Diffusiver Impulsaustausch..........................108 4.2.7 Einfluß des Feinstrukturmodells.......................109 4.3 Energiehaushalt der Karhunen-Loève-Eigenfunktionen ...............111 4.3.1 Endgültige Form der zeitlich gemittelten Energiegleichung........111 4.3.2 Integrale Energiebilanzen...........................112 4.4 Berechnung der Interaktionen irn Nachlaufbereich einer Halbkugelumströmung..................114 4.4.1 Lineare Interaktionen.............................114 4.4.2 Nichtlineare Interaktionen..........................115 4.5 Zusammenfassung...................................119 4.6 Abbildungen......................................121 Diskussion und Ausblick 133 5.1 Zusammenfassende Darstellung der Ergebnisse...................133 5.2 Ausblick........................................135 Grobstruktursimulation von Grenzschichten 138 A.l Einleitung.......................................138 A.2 Geometrische Konfiguration.............................139 A.2.1 Grenzschichtelemente im Experiment....................139 A.2.2 Übersicht über die Testläufe..........................139 A.3 Diskussion.......................................141 A.3.1 Ein Negativbeispiel..............................141 A.3.2 Allgemeines Lösungsverhalten........................141 A.3.3 Einfluß des Druckgradienten.........................142 VIII Inhalts verzeichnt A.3.4 Turbulenzintensität in Haupströmungsrichtung...............141 A.3.5 Reynoldssche Hauptschubspannung .....................141 A.4 Zusammenfassung und Schlußfolgerungen......................143 \| A. 5 Abbildungen......................................144; B Robustheit der Karhunen-Loeve-Zerlegung 153 B. l Einfluß der Anzahl der Stichproben.........................153 B.2 Einfluß der Größe des Testvolumens.........................155 B.3 Abbildungen......................................156 C Abfallgesetz der Eigenwertspektren 161 D Symmetrie der nichtlinearen Austauschkoeffizienten 165 Literaturverzeichnis 169
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