Experimentelle und theoretische Untersuchung der instationären Strömung um zylindrische Strukturen:
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1995
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INHALTSVERZEICHNIS
NOMENKLATUR
.
XII
1
EINLEITUNG
1
1.1
PROBLEMSTELLUNG
.
1
1.2
STAND
DER
FORSCHUNG
.
5
1.3
BEITRAG
DIESER
ARBEIT
.
10
2
GRUNDLAGEN
13
2.1
DIE
WIRBELABLOESUNG
.
13
2.1.1
EINFLUSS
DER
REYNOLDSZAHL
AUF
DIE
WIRBELABLOESUNG
.
14
2.1.2
TRIPEL-ZERLEGUNG
BEI
PERIODISCH
INSTATIONAEREN
SIGNALEN
.
18
2.2
DEFINITIONEN
UND
KONVENTIONEN
.
20
2.2.1
KOORDINATENSYSTEM
UND
DIMENSIONSLOSE
PARAMETER
.
20
2.2.2
VERWENDETE
KRAFTDEFINITIONEN
.
21
2.3
VERSUCHSEINRICHTUNGEN
.
22
2.3.1
DER
HOCHDRUCKWASSERKANAL
.
22
2.3.2
DER
BETRIEBSPUNKT
UND
DAS
ANFAHREN
DES
KANALS
.
24
2.3.3
PARAMETER
DER
EXPERIMENTELLEN
UNTERSUCHUNGEN
.
25
2.3.4
GEOMETRIE
DES
EINLAUFES
UND
DER
TURBULENZGITTER
.
25
2.4
MESSMETHODEN
.
27
2.4.1
DRUCKMESSUNGEN
.
28
2.4.2
LASER-DOPPLER
ANEMOMETER
.
29
2.4.3
HEISSFILM
ANEMOMETER
.
32
2.4.4
PRANDTL
ROHR
.
33
2.5
DIE
PHASENMITTELUNG
.
34
2.5.1
GEMESSENE
KONTINUIERLICHE
SIGNALE
.
34
2.5.2
METHODE
DER
PHASENMITTELUNG
.
37
2.5.3
DER
AUSWERTEALGORITHMUS
.
39
2.6
STROEMUNGSSICHTBARMACHUNG
.
41
2.6.1
STROEMUNGSSICHTBARMACHUNG
MIT
KONVENTIONELLEN
LICHTQUELLEN
.
42
2.6.2
STROEMUNGSSICHTBARMACHUNG
MIT
LASER
LICHTSCHNITT
.
43
2.7
DAS
BERECHNUNGSVERFAHREN
.
44
2.7.1
GRUNDGLEICHUNGEN
FUER
2
DIMENSIONALE
STROEMUNGEN
.
45
2.7.2
DER
WIRBELVISKOSITAETSANSATZ
VON
BOUSSINESQ
.
46
2.7.3
DAS
STANDARD-K-E-MODELL
.
47
2.7.4
MODIFIKATION
NACH
KATO
&
LAUNDER
.
48
2.7.5
DAS
ZWEI-SCHICHTEN-MODELL
.
50
2.7.6
DAS
NUMERISCHE
LOESUNGSVERFAHREN
.
52
2.7.7
WAND-RANDBEDINGUNG
.
58
2.7.8
SONSTIGE
RANDBEDINGUNGEN
.
59
2.7.9
ANFANGSBEDINGUNGEN
-
EINFLUESSE
AUF
DAS
ANLAUFVERHALTEN
.
60
3
QUADRATISCHE
EINZELZYLINDER
64
3.1
ZIELSETZUNGEN
.
64
3.2
RECHENGEBIET
UND
NUMERISCHE
GITTER
.
65
3.3
UNTERSUCHUNG
DER
PARAMETEREINFLUESSE
.
67
3.4
EINFLUFL
DER
TURBULENZMODELLIERUNG
.
70
3.5
ZUSAMMENFASSUNG
DER
RECHENERGEBNISSE
.
76
4
ZWEI
NEBENEINANDER
STEHENDE
ZYLINDER
78
4.1
GRUNDLAGEN
ZUR
UMSTROEMUNG
ZWEIER
ZYLINDER
.
78
4.1.1
VERSCHIEDENE
KOERPERANORDNUNGEN
BEI
ZWEI
ZYLINDERN
.
78
4.1.2
DEFINITIONEN
BEI
DER
UMSTROEMUNG
ZWEIER
ZYLINDER
.
79
4.1.3
KLASSIFIZIERUNG
DER
WIRBELSTRASSEN
HINTER
ZWEI
ZYLINDERN
.
81
4.1.4
ZUSAMMENSTELLUNG
DER
BISHERIGEN
ARBEITEN
.
83
4.1.5
ZIELSETZUNGEN
IM
RAHMEN
DIESER
ARBEIT
.
87
4.2
EXPERIMENTELLE
UNTERSUCHUNGEN
.
87
4.2.1
STROEMUNGSKONFIGURATION
DER
EXPERIMENTE
BEI
ZWEI
ZYLINDERN
.
87
4.2.2
STROEMUNGSSICHTBARMACHUNG
IM
WASSERKANAL
.
89
4.2.3
LDA
MESSUNGEN
IM
WASSERKANAL
BEI
RE
=
22
000
UND
§
=
2
92
4.3
NUMERISCHE
SIMULATION
DER
STROEMUNG
UM
ZWEI
ZYLINDER
.
93
4.3.1
DIE
VERSCHIEDENEN
WIRBELSTRASSEN
BEI
RE
=
100
.
96
4.3.2
BEREICHE
FUER
DAS
AUFTRETEN
DER
VERSCHIEDENEN
WIRBELSTRASSEN
.
.
102
4.3.3
KRAFTBEIWERTE
UND
STROUHALZAHL
BEI
RE
=
100
.102
4.3.4
TURBULENTE
UMSTROEMUNG
BEI
RE
-
22
000
UND
5
=
2
.108
4.4
ZUSAMMENFASSUNG
DER
ERGEBNISSE
.
111
5
ZYLINDER
IN
WANDNAEHE
113
5.1
GRUNDLAGEN
ZUM
WANDEINFLUSS
AUF
DIE
WIRBELABLOESUNG
.
113
5.1.1
LITERATURUEBERBLICK
.
113
5.1.2
ZIELSETZUNG
DER
UNTERSUCHUNG
EINES
ZYLINDERS
IN
WANDNAEHE
.
.
115
5.1.3
KOORDINATENSYSTEM
FUER
EINEN
ZYLINDER
IN
WANDNAEHE
.
116
5.1.4
GEOMETRIE
DER
EXPERIMENTE
MIT
WANDNAEHE
.
116
5.2
EXPERIMENTELLE
UNTERSUCHUNGEN
.
118
5.2.1
STROEMUNGSICHTBARMACHUNG
.
118
5.2.2
MESSUNGEN
BEI
=
0.75
.
120
5.3
NUMERISCHE
UNTERSUCHUNGEN
.
122
5.3.1
PARAMETER
DER
NUMERISCHEN
SIMULATION
.
122
5.3.2
EINFLUSS
DER
TURBULENZMODELLIERUNG
.
126
5.3.3
EINFLUSS
DES
WANDABSTANDES
.
130
5.3.4
VERGLEICH
MIT
DEN
MESSUNGEN
BEI
QG
=
0.75
.
138
5.4
ZUSAMMENFASSUNG
DER
ERGEBNISSE
.
143
6
ZYLINDER
IN
GESCHERTER
ANSTROEMUNG
145
6.1
GRUNDLAGEN
ZUR
GESCHERTEN
ANSTROEMUNG
.
145
6.1.1
DIE
STROEMUNGSKONFIGURATION
.146
6.1.2
CHARAKTERISIERUNG
DER
SCHERSTROEMUNG
.
146
6.1.3
LITERATUR
ZUR
WIRBELABLOESUNG
BEI
GESCHERTER
ANSTROEMUNG
.
.
.
147
6.1.4
ERZEUGUNG
DER
SCHERSTROEMUNG
.
149
6.1.5
UEBERPRUEFUNG
AUF
DURCHFUEHRBARKEIT
DER
PHASENMITTELUNG
.
151
6.2
STROEMUNGSSICHTBARMACHUNG
BEI
GESCHERTER
ANSTROEMUNG
.
152
6.3
TURBULENZ
DER
GESCHERTEN
ANSTROEMUNG
.
154
6.4
ERGEBNISSE
MIT
GESCHERTER
ANSTROEMUNG
.
155
6.4.1
DIE
GEMITTELTEN
GESCHWINDIGKEITSFELDER
.
157
6.4.2
SPEKTRALE
UNTERSUCHUNGEN
.
160
6.4.3
WAHRSCHEINLICHKEITSUNTERSUCHUNGEN
.
161
6.5
ZUSAMMENFASSUNG
DER
EXPERIMENTELLEN
ERGEBNISSE
.169
7
SIMULATION
DER
KREISZYLINDERUMSTROEMUNG
171
7.1
KONTUR-ANGEPASSTE
GITTER
.
171
7.2
KONSTANTE
ANSTROEMUNG
.
174
7.2.1
DEFINITIONEN
UND
DAS
BERECHNUNGSGEBIET
FUER
KREISZYLINDER
.
.
.174
7.2.2
SIMULATION
DER
WIRBELSTRASSENENTWICKLUNG
.
175
7.2.3
SIMULATION
DER
LAMINAREN,
INSTATIONAEREN
KREISZYLINDERUM
STROEMUNG
.179
7.3
OSZILLIERENDE
ANSTROEMUNG
.
182
7.3.1
BESCHREIBUNG
DER
OSZILLIERENDEN
ANSTROEMUNG
.
182
7.3.2
OSZILLIERENDE
ANSTROEMUNG
-
BEWEGTER
ZYLINDER
.
183
7.3.3
DIE
RANDBEDINGUNGEN
DER
SIMULATION
.
184
7.3.4
DIE
VERTEILUNG
DER
MOMENTANEN
WIRBELSTAERKE
BEI
KC
=
11
.
.
185
7.3.5
DIE
MORISON
GLEICHUNG
FUER
DIE
WIDERSTANDSKRAFT
.
186
7.3.6
DIE
AUFTRIEBSKRAFT
NACH
DEM
MODE-AVERAGING
VERFAHREN
.
.
.
189
7.4
ZUSAMMENFASSUNG
DER
ERGEBNISSE
.
190
SCHLUSSFOLGERUNGEN
UND
AUSBLICK
191
MOEGLICHKEITEN
UND
NUTZEN
DER
NUMERISCHEN
SIMULATIONEN
.
191
EINFLUSS
DER
TURBULENZMODELLIERUNG
.
192
SCHLUSSFOLGERUNGEN
ZU
DEN
EXPERIMENTELLEN
UNTERSUCHUNGEN
.
193
AUSBLICK
AUF
DREIDIMENSIONALE
SIMULATIONEN
.
194
LITERATUR
196 |
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