CFD-Modellierung: Grundlagen und Anwendungen bei Strömungsprozessen
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| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer Vieweg
2013
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IMAGE 1
OEOITAQSSSWSR^SKLMS
WICHTIGE ABKUERZUNGEN XI
TEIL I GRUNDLAGEN
1 COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS 3
1.1 EINIGE VORBEMERKUNGEN ZUR CFD 3
1.2 INHALTE DES BUCHS 9
1.3 DEFINITIONEN 10
1.4 CFD-SOFTWARE 13
1.4.1 IN DIESEM BUCH GENUTZTE SOFTWARE 14
1.4.2 ANSYS ICEM CFD* 14
1.4.3 ANSYS FLUENT 15
1.4.4 OPENFOAM 18
1.4.5 GNUPLOT 20
2 RECHENGITTER 23
2.1 WICHTIGE BEGRIFFE 23
2.2 GITTERTOPOLOGIEN 24
2.3 GITTERGENERIERUNG 27
2.4 PRAEPROZESSOREN 32
2.5 PRAKTIKUM: EBENES, QUADRATISCHES STROEMUNGSGEBIET 34
2.5.1 PROBLEMBESCHREIBUNG 34
2.5.2 GITTERGENERIERUNG MIT ANSYS ICEM CFD 35
2.5.3 GITTERGENERIERUNG MIT BLOCKMESH 40
2.6 PRAKTIKUM: STROEMUNGSGEBIET MIT RUECKSPRINGENDER STUFE 40
2.6.1 PROBLEMBESCHREIBUNG 40
2.6.2 GITTERGENERIERUNG MIT BLOCKMESH 42
2.6.3 GITTERGENERIERUNG MIT ANSYS ICEM CFD 42
V I I
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IMAGE 2
VIII
I N H A L T S V E R Z E I C H N I S
2.7 STROEMUNGSGEBIET MIT QUADRATISCHER STREBE 48
2.7.1 PROBLEMBESCHREIBUNG 48
2.7.2 GITTERGENERIERUNG MIT BLOCKMESH 48
2.7.3 GITTERGENERIERUNG MIT ANSYS ICEM CFD 49
3 MATHEMATISCHE MODELLE EINER STROEMUNG 53
3.1 ERHALTUNGSSAETZE 53
3.2 ZUSTANDSGIEICHUNGEN UND MATERIALGESETZE 55
3.3 NEWTONSCHE FLUIDE 56
3.4 AEHNLICHKEITSKENNZAHLEN 57
4 NUMERISCHE METHODEN 59
4.1 FINITE-VOLUMEN-METHODE 59
4.1.1 MOTIVATION 59
4.1.2 ALLGEMEINES PROBLEM 62
4.1.3 WESENTLICHE ELEMENTE DER FVM 63
4.1.4 INTERPOLATIONSVERFAHREN 67
4.1.5 NUMERISCHE DIFFERENTATION 71
4.1.6 NUMERISCHE INTEGRATION IM RAUM 72
4.1.7 KOMPLEXE GEOMETRIEN 72
4.1.8 NUMERISCHE INTEGRATION IN DER ZEIT 73
4.1.9 BEISPIEL: TRANSIENTE, EINDIMENSIONALE MODELLGLEICHUNG 75 4.2
LOESUNGSVERFAHREN FUER DIFFERENZENGLEICHUNGEN 78
4.2.1 STATIONAERE PROBLEME 78
4.2.2 TRANSIENTE PROBLEME 84
4.3 PRAKTIKUM: KONVEKTION EINES SKALARS 84
4.3.1 LOESUNG MIT ANSYS FLUENT 86
4.3.2 LOESUNG MIT OPENFOAM 95
4.3.3 FAZIT 101
4.4 GENAUIGKEIT UND GUETE 101
4.4.1 FEHLERDEFINITION 101
4.4.2 FEHLERBEURTEILUNG 102
4.4.3 BEISPIEL: KONVEKTION EINES SKALARS 105
TEIL II ANWENDUNGEN
5 NEWTONSCHE STROEMUNGEN 109
5.1 LOESUNGSANSAETZE 109
5.2 DRUCKBASIERTE ALGORITHMEN 110
5.2.1 UEBERSICHT 110
5.2.2 VERFAHREN MIT DRUCK-POISSON-GLEICHUNG 110
5.2.3 DRUCKKORREKTUR-VERFAHREN 111
IMAGE 3
I N H A L T S V E R Z E I C H N I S IX
5.3 PRAKTIKUM: NISCHENSTROEMUNG 114
5.3.1 LOESUNG MIT OPENFOAM 114
5.3.2 LOESUNG MIT ANSYS FLUENT 120
5.3.3 FAZIT 127
6 TURBULENTE STROEMUNGEN 129
6.1 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN 129
6.2 NUMERISCHE MODELLIERUNG TURBULENTER STROEMUNGEN 134
6.3 GRUNDLAGEN DER RANS-TURBULENZMODELLIERUNG 138
6.4 HAEUFIG GENUTZTE TURBULENZMODELLE 142
6.4.1 STANDARD-/C-E-TURBULENZMODELL 142
6.4.2 RNG-A E-MODELL 144
6.4.3 REALIZABLE-FC-E-MODELL 144
6.4.4 WILCOX-FC-COMODELL UND MENTER-SST-FC-W-MODELL 145 6.4.5
SPALART-ALLMARAS-MODELL 146
6.4.6 REYNOLDS-SPANNUNGS-MODELLE 147
6.4.7 EIGENSCHAFTEN HAEUFIG GENUTZTER TURBULENZMODELLE 148
6.5 RANDBEDINGUNGEN 149
6.6 BEREICHE NIEDRIGER REYNOLDS-ZAHLEN 150
6.7 PRAKTIKUM: STROEMUNG UEBER EINE RUECKSPRINGENDE STUFE 156
6.7.1 LOESUNG MIT ANSYS FLUENT 157
6.7.2 LOESUNG MIT OPENFOAM 160
6.7.3 FAZIT 163
6.8 WIRBELAUFLOESENDE MODELLIERUNGSSTRATEGIEN 163
6.9 PRAKTIKUM: STROEMUNG UM EINE QUADRATISCHE STREBE 167
6.9.1 LOESUNG MIT OPENFOAM 169
6.9.2 LOESUNG MIT ANSYS FLUENT 174
6.9.3 FAZIT 180
7 ANWENDUNGEN 181
LITERATUR 187
SACHVERZEICHNIS 191 |
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