Turbulenzforschung

Turbulenzforschung

Numerische Simulation der Turbulenzstruktur auf Höchstleistungsrechnern

Mit Höchstleistungsrechnern ist es zum ersten Mal möglich, die vollständige, dreidimensionale und zeitabhängige Struktur einer turbulenten Strömung zu berechnen, diese Ergebnisse mit Computer-Videos darzustellen und im Netz zur Verfügung zu stellen. Diese Ergebnisse dienen auch dazu, neue Erkenntnisse über die Physik turbulenter Strömungen zu erlangen sowie Vergleichslösungen für die Entwicklung kostengünstiger Modelle zur Berechnung praktischer Strömungsvorgänge im Ingenieurwesen zu erhalten.

Ein hochaktuelles Forschungsthema ist es, die Struktur einer turbulenten Strömung durch gezielt eingesetzte Störungen derart zu beeinflussen, daß die Strömung bestimmte erwünschte Eigenschaften oder Verhaltensweisen annimmt, z.B. erniedrigter Reibungswiderstand, verstärkte Vermischungsfähigkeit, erhöhte Wärmeübergangsraten. Als konkretes Beispiel aus einem laufenden Forschungsprogramm (gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft) präsentieren wir eine Hindernisumströmung, die durch zeitlich wechselndes Absaugen und Ausblasen durch einen schmalen Schlitz vor dem Hindernis gestört wird. Ziel dieses Eingriffes ist es, herauszufinden, unter welchen Bedingungen sich eine maximale Verkürzung des Bereichs der Rückströmung hinter dem Hindernis erreichen läßt.

Um die zeitliche Veränderung der Turbulenzstruktur verfolgen zu können, ist es unerläßlich, entsprechende Videos zu erstellen. Die hierfür benötigten Daten können nur mit Höchstleistungsrechnern und High-End-Grafik-Workstations produziert werden. Als Beispiel zeigt die beiliegende Abbildung einen Schnappschuss der sich ständig verändernden Turbulenzstruktur.

apl. Prof. Dr.-Ing. habil. H. Wengle
Lehrstuhl für Fluidmechanik
Technische Universität München
Tel: 089-6004-2131

Prof. Dr.-Ing. habil. R. Friedrich
Lehrstuhl für Fluidmechanik
Technische Universität München
Tel: 089-6004-2131

http://www.unibw-muenchen.de/campus/LRT7/Hans.Wengle/index.html
http://www.flm.mw.tu-muenchen.de/Forschung/Homepage.html