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Numerische Strömungssimulation
1 Einführung
Deckblatt
CFX-Demo Rennauto
Vorbereitung und Durchführung
CFX-Demo Rohrkrümmer
Strömungsphänomene in Rohrkrümmern
2 Vorgehensweise
2.1 Physikalische Eigenschaften
Fluide und ihre Eigenschaften
Kompressibilität einer Gasströmung
Dimensionsanalyse
Veranschaulichung der Ähnlichkeit, Hohlraumströmung
Turbulenz
2.2 Physikalisch/Mathematische Beschreibung
Ableitung der Navier-Stokes Gleichungen (2D)
Randbedingungen
Analytische Lösungen
Navier-Stokes Gleichungen für kompressible Strömung
2.3 Diskretisierung
Finite-Differenzen Methode für die Poissongleichung
Grundlagen der Finite-Volumen Methode
2.4 Netzgenerierung
Klassifizierung Numerischer Netze
Behälter mit Einbauten
Netze in komplexen Geometrien
3 Grundgleichungen und Modelle
3.1 Beschreibung auf Molekülebene
Gaskinetsche Simulationsmethode
3.2 Laminare Strömungen
Hierarchie der Grundgleichungen
Die Euler-Gleichungen der Gasdynamik
Energiegleichung für inkompressible Strömungen
Navier-Stokes Gleichungen für inkompressible Strömungen
3.3 Turbulente Strömungen
3.3.1 Experimentelle Beobachtungen
Visualisierung turbulenter Strömungen
Turbulenzmessung in einem Versuchsstand
3.3.2 Direkte Numerische Simulation
Direkte Numerische Simulation (DNS) einer Rohrströmung
DNS der beheizten Rohrströmung mit superkritischem CO2
3.3.3 Turbulenzmodellierung (RANS)
Reynoldsgleichungen für Turbulente Strömungen
Prandtl'sches Mischungswegmodell
Algebraische Turbulenzmodelle
K-epsilon Turbulenzmodell
Beispiele für wandaufgelöste Simulationen
Sekundärströmungen
Reynoldsspannungsmodelle
3.3.4 Grobstruktur (Large Eddy) simulation (LES)
Grobstruktursimulation
Vermischung in einem Rohrleitungs T-Stück
Vermischung im MFI-Versuchsstand
3.3.5 Weitere Entwicklung
Ausblick, Turbulent Scalar Flux Modell
3.4 Zweiphasenströmungen
Gegengerichtete Schichtenströmung
4 Qualität und Genauigkeit
4.1 Anforderungen
Fehler und Genauigkeit
Anforderungen der Strömungsphysik
Anforderungen des Ingenieurwesens
4.2 Numerische Fehler und Verifikation
Rundungsfehler
Numerische Diffusion
Netzabhängigkeit einer Lösung
4.3 Modellfehler und Validierung
Rohrabzweig
5 Literatur
Bücher
Wiki (in englischer Sprache)
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