Numerische Simulation turbulenter Scherströmungen mit einem Kaskadenmodell:
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| Published: |
Karlsruhe
Inst. für Meteorologie und Klimaforschung der Univ. Karlsruhe
1998
|
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22 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG
2
1.1
INHALT
UND
ZIELSETZUNG
DER
ARBEIT
.
2
1.2
KENNTNISSTAND
.
4
1.2.1
ATMOSPHAERISCHE
TURBULENZ
.
4
1.2.2
HOMOGENE
SCHERSTROEMUNG
.
9
1.2.3
MECHANISMUS
DER
ENERGIEUEBERTRAGUNG
VOM
GRUND
STROM
IN
DAS
TURBULENZFELD
.
11
1.2.4
GESCHICHTETE
SCHERSTROEMUNG
.
14
1.2.5
DAS
SCHLIESSUNGSPROBLEM
.
16
2
DAS
KASKADENMODELL
19
2.1
DAS
SPEKTRALE
MODELL
.
19
2.2
STABILITAET
SPEKTRALER
MODELLE
.
20
2.2.1
DIE
GALERKIN-METHODE
.
21
2.2.2
DIE
TAU-METHODE
.
21
2.2.3
DIE
KOLLOKATIONSMETHODE
.
21
2.2.4
KONVERGENZVERHALTEN
EINIGER
FUNKTIONENSYSTEME
.
22
2.3
DAS
DREIDIMENSIONALE
KASKADENMODELL
MIT
PERIODISCHEN
RAENDERN
22
2.3.1
DAS
DREI-MODEN-EXPERIMENT
.
27
2.3.2
DIE
KLEINE
KASKADE
UND
DIE
GROSSE
KASKADE
.
32
2.4
ANWENDUNG
AUF
EINE
GESCHICHTETE
SCHERSTROEMUNG
.
34
2.4.1
FOURIERTRANSFORMATION
DER
NAVIER-STOKES-GLEICHUNGEN
IM
MITBEWEGTEN
KOORDINATENSYSTEM
.
36
3
PROGRAMMBESCHREIBUNG
41
3.1
NUMERIK
DES
SIMULATIONSMODELLES
.
42
3.2
RUECKSETZEN
DES
KOORDINATENSYSTEMS
.
43
3.3
DIE
YYSCHERUNGSKASKADE
"
.
46
3.4
UEBERSICHT
UEBER
DIE
AUSGEFUEHRTEN
SIMULATIONEN
.
47
4
ERGEBNISSE
DER
NUMERISCHEN
SIMULATIONEN
51
4.1
SIMULATIONEN
FUER
DEN
FALL
NEUTRALER
SCHICHTUNG
.
51
4.1.1
ERREICHEN
DES
QUASISTATIONAEREN
ZUSTANDES
.
51
4.1.2
SPEKTREN
UND
IMPULSFLUSS
.
55
4.1.3
WAHRSCHEINLICHKEITSDICHTEFUNKTIONEN
.
58
4.1.4
ANISOTROPIE
UND
SPANNUNGSTENSOR
.
61
4.2
SIMULATIONEN
FUER
DEN
FALL
STABILER
SCHICHTUNG
.
69
4.2.1
BESTIMMUNG
DER
KRITISCHEN
RICHARDSONZAHL
.
69
4.2.2
SPEKTREN
UND
FLUESSE
IN
ABHAENGIGKEIT
VON
DER
RICHARD
SONZAHL
.
69
5
VERGLEICH
MIT
SCHLIESSUNGSANSAETZEN
74
5.1
ANWENDUNG
EINIGER
SCHLIESSUNGSANSAETZE
AUF
HOMOGENE
SCHER
STROEMUNGEN
.
74
5.1.1
SCHLIESSUNG
1.
ORDNUNG
.
75
5.1.2
SCHLIESSUNG
1
1/2.
ORDNUNG
.
76
5.1.3
SCHLIESSUNG
2.
ORDNUNG
.
77
5.2
BESTIMMUNG
EINIGER
SCHLIESSUNGSKONSTANTEN
AUS
DEN
KASKADEN
SIMULATIONEN
.
80
5.2.1
1.
ORDNUNG
.
80
5.2.2
1
1/2.
ORDNUNG
.
80
5.2.3
2.
ORDNUNG
.
81
6
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
86
6.1
ZUSAMMENFASSUNG
.
86
6.2
AUSBLICK
.
87 |
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