Allgemeines Physikalisches Kolloquium

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Westfälische Wilhelms-Universität Münster

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Numerische Simulation

kompressibler turbulenter Strömungen

Prof. Dr.-Ing. Rainer Friedrich
Lehrstuhl für Fluidmechanik, Technische Universität München

Turbulenzerscheinungen in kompressiblen Newtonschen Fluiden lassen sich durch die Navier-Stokesschen Gleichungen beschreiben, solange das Verhältnis aus Mach- zu Reynolds-Zahl klein ist; also gaskinetische Effekte keine Rolle spielen. Turbulenzen treten in dünnen Scherschichten, also in der Nähe fester Wände auf, erzeugen Lärm, beeinflussen Verbrennungsvorgänge und beschleunigen Mischprozesse. Ein profundes Verständnis der unterschiedlichen Turbulenzerscheinungen ist Ziel wissenschaftlicher Anstrengungen seit mehr als 100 Jahren und Voraussetzung für deren Kontrolle. In jüngster Zeit sind durch direkte numerische Simulationen diesbezüglich große Fortschritte erzielt worden. Die Durchführung von Experimenten ist in kompressibler Turbulenz besonders schwierig, da alle strömungsmechanischen Größen Schwankungen unterliegen und viele dieser Größen nicht berührungsfrei gemessen werden können. Die numerische Simulation hat hier den großen Vorteil, dass sie das vollständige Turbulenzfeld zu jedem Zeitpunkt zuverlässig bereitstellt.

In dem Vortrag wird von einer Druck-, Geschwindigkeits-, Entropie-Formulierung der Navier-Stokes-Gleichungen ausgegangen. Es wird ein Verfahren hoher Genauigkeit zu ihrer Integration angewandt und validiert. Anhand der turbulenten Überschallkanalströmung werden Kompressibilitätseffekte auf die Struktur der Turbulenz diskutiert. Ferner wird das Verhalten eines passiven Skalars untersucht.

Einladender: Prof. Dr. R. Friedrich

Ort: Wilhelm-Klemm-Str. 10, IG I, HS 2

Zeit: Mittwoch, 22. Januar 2003, 17 Uhr c.t.

Kolloquiums-Kaffee ab 16:45 Uhr vor dem Hörsaal

Im Auftrag der Hochschullehrer des Fachbereichs Physik

Prof. Dr. H. Mehrer