Projekt

Durch die Entwicklung moderner numerischer Verfahren, die Formulierung geeigneter Modelle sowie nicht zuletzt durch die effiziente Implementierung der Algorithmen auf Höchstleistungsrechnern ist man heute in der Lage, mit Hilfe der Large-Eddy Simulation (LES) komplexe turbulente Strömungen von ingenieurwissenschaftlichem Interesse zu berechnen. Derartige Simulationen bilden ein hervorragendes Werkzeug, um die komplexen Vorgänge in turbulenten Strömungen besser zu verstehen und somit zur strömungsphysikalischen Modellbildung beizutragen. Dies ist genau das Ziel des vorliegenden Forschungsantrags. Mit dem bereits vielfältig validierten LES-Programm LESOCC werden inkompressible turbulente Außenströmungen mit großen Ablösegebieten untersucht, die nicht durch die Geometrie bedingt sind. Als Vorstudie wurde zunächst die Strömung über eine angestellte, ebene Platte berechnet. Das Hauptinteresse liegt jedoch auf der Simulation und Analyse der turbulenten Strömung um einen hoch angestellten, ungepfeilten Tragflügel mit großräumiger Ablösung der Grenzschicht (COSTWING-Exp.). Besonders für derartige Strömungen mit großskalig instationärem Charakter ist die LES-Technik sehr gut geeignet. Durch die detaillierte Analyse der Dynamik der instationären Strömung, der Auswertung einzelner Strömungsgrößen und Korrelationen sowie der Detektierung von Strukturen im Strömungsfeld soll das physikalische Verständnis für komplexe, abgelöste Strömungen verbessert werden. Für niedrige Reynoldszahlen (Re = O(10⁴)) wurden im 1. Projektjahr bereits erfolgreich Simulationen durchgeführt, die nun im 2. Jahr weitergeführt und ausgewertet werden. Gegenstand der Arbeiten des Verlängerungsantrags (3. Jahr) ist die Erweiterung der Untersuchungen auf höhere, experimentell innerhalb des COSTWING-Experiments untersuchte Reynoldszahlen (Re = O(10⁵)), inklusive des direkten Vergleichs mit den Meßergebnissen.