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Modellierung des turbulenten Wärmetransports für Kanal- und Stufenströmungen

Modellierung des turbulenten Wärmetransports für Kanal- und Stufenströmungen
Tagung:

60. Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress

Tagungsort:

Bremen

Datum:

27.-29.09.2011

Autoren:

Prause, J.
Von Terzi,D.
Schneider,H.
Bauer,H.-J.

Abstract

Das Wärmetransportmodell mit konstanter turbulenter Prandtl-Zahl wurde für verschiedene Strömungsfälle auf mögliche Einsatzgrenzen untersucht. Das Modell basiert auf der Annahme ähnlicher Temperatur- und Geschwindigkeitsfelder und wurde für eindimensionale Strömungen entwickelt. Für die untersuchten Konfigurationen wurden Referenzdaten mit hochauflösender Large-Eddy-Simulation (LES) erstellt welche mit Literaturwerten validiert wurden. Bei der Wärmetransportmodellierung wurde das LES-Geschwindigkeitsfeld verwendet um Fehler durch die Turbulenzmodellierung möglichst gering zu halten.

An einer eindimensionalen turbulenten Kanalströmung wurden unterschiedliche Randbedingungen für Temperatur und Geschwindigkeit gewählt, so dass die jeweiligen Profile nicht ähnlich sind. Obwohl die Voraussetzung der Ähnlichkeit nicht gegeben ist, kann das Wärmetransportmodell die Temperaturverteilung sehr gut wiedergeben. Anschließend wurde der turbulente Wärmetransport an einer rückwärtsgewandten Stufe untersucht. Im Ablösegebiet ist die Strömung stark zweidimensional. Die modellierte Temperaturverteilung weicht in diesem Gebiet bis zu 100% von den realen Werten ab.