E. Güntsch, R. Friedrich

Mit den Mitteln der direkten numerischen Simulation (DNS) wird das Verhalten anfänglich isotroper Turbulenz in einem Zylinder unter dem Einfluß von Kompression und Drall untersucht. Unter der Annahme, daß der Kompressionsvorgang adiabat abläuft, d.h. akustische Effekte vernachlässigbar sind, können die 3-D zeitabhängigen Navier-Stokes Gleichungen vereinfacht werden. Dichte, Temperatur und Viskosität sind nach dieser Annahme nur noch Funktionen der Zeit. Mit Hilfe eines finiten Volumenverfahrens werden diese Gleichungen in einem Zylinder-Koordinatensystem, das analog der Kolbenbewegung in axiale Richtung komprimiert wird, integriert. Das numerische Schema ist zentral und von zweiter Ordnung genau in Raum und Zeit. Zunächst werden Druck- und Geschwindigkeitsfluktuationen, die divergenz frei sind und einem vorgeschriebenen Energiespektrum gehorchen, erzeugt. Nach einer kurzen Abklingperiode liegt ein korreliertes Geschwindigkeitsfeld vor. Es werden 2 verschiedene Strömungsprobleme vorgestellt, wobei der Einfluß von Kompression und Drall deutlich sichtbar wird. Es wurde festgestellt, daß der Einfluß der Kompressionsrate auf das Wachstum der turbulenten kinetischen Energie gegenüber dem Einfluß des Kompressionsverhältnisses verschwindet. Ein interessanter Effekt konnte auch in der Nähe von Kolbenboden und Kolbendeckel beobachtet werden. Dort bilden sich sehr rasch Zonen aus, in denen die Turbulenz abklingt. Im Fall der drallüberlagerten Strömung werden Sekundärströmungen beobachtet, die zumindest in axialer Richtung zu einer Erhöhung des Kompressionseffekts führen. Nahe der Zylinderwand übt Drall eine destabilisierende Wirkung aus.

9. DGLR-Fach-Symposium, Erlangen, 1994

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 7 Seiten

DGLR-Bericht, 1994, 1994-04, Strömungen mit Ablösung; S.102-108; 1994; Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn

NA

aerodynamics, Navier-Stokes equation, turbulent flow

Bestellbar

1994