Die vorliegende Doktorarbeit befasst sich mit der Entwicklung und Anwendung eines neuartigen, instationären Reynolds-gemittelten Navier-Stokes (URANS) Modells, welches als Basis das Skalen-adaptive Konzept (SAS), eingeführt von Menter und Egorov, verwendet. Durch Kombination mit einem Reynolds Spannungs Modell, welches den statistischen Ansatz
wiedergibt, ist das neue Modell in der Lage, wie man im Laufe dieser Arbeit sehen wird, turbulente Strukturen in der Strömung aufzulösen ohne in einer Gleichung die explizite Gitterabhängigkeit zu benötigen. Der Schlüsselparameter ist dabei ein zusätzlicher Term in der Dissipationsgleichung, welcher selektiv die Produktion der Dissipation in angemessener Weise erhöht. Er besteht aus dem Verhältnis der zweiten zur ersten Ableitung des Geschwindigkeitsfeldes. Die Stabilisierung des Reynolds Spannungs Modells in numerischer Hinsicht, durch die Umformulierung bestimmter Terme und das Abändern einer Wandrandbedingung, ist unerlässlich um numerische Diskretisierungsschemata hoher Ordnung verwenden zu kön-
nen, welche einen Wechsel von hauptsächlich aufgelösten, turbulenten Strukturen zu Modellierten vermeiden. Es werden im Zuge dieser Arbeit verschiedene Anwendungsfälle mit Strömungsablösungen von gekrümmten Oberflächen (Anordnung von zweidimensionalen Hügeln, der dreidimensionale Diffusor sowie eine Tandemzylinderanordnung), von spitzen Kanten (zurückspringende Stufe) sowie auch Solche ohne Ablösungen (ebener Kanal, Zerfall von turbulenten Strukturen ohne äußere Einwirkung) berechnet werden. Des weiteren werden die durchweg positiven Ergebnisse mit Referenzdaten verglichen werden um die quantitative Effizienz des neuartigen Modells offenzulegen. Es gilt an dieser Stele festzuhalten, dass in allen berechneten Fällen das Modell
von sich aus in einen Strukturauflösenden Modus gewechselt ist, wobei jede Simulation auf ein stationäres Feld gestartet wurde. In dem letzten Abschnitt befasst sich diese Arbeit mit einer Modifikation des Reynolds Spannungs Modells innerhalb der stationären Simulationsmöglichkeiten. Es wird gezeigt werden, dass mit einer leichten Abänderung
des Skalen adaptiven Konzepts verbesserte Ergebnisse bezüglich abgelöster Strömungen erzielt werden können, ohne jedoch die gute Berechenbarkeit von angelegten Strömungen zu beeinflussen.
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