Numerische Simulation nichtlinearer Aeroakustik bei kleinen Machzahlen

Aeroakustische Problemstellungen und kompressible Strömungen bei kleinen Machzahlen gewinnen mehr und mehr an Bedeutung. Bei einer direkten numerischen Simulation ergibt sich für kleine Machzahlen nicht nur ein steifes Differentialgleichungssystem, sondern die Unbekannten koppeln zusätzlich auf unterschiedlichen Skalen miteinander. Diese Multiskalenkopplung wird exemplarisch an Hand der eindimensionalen Euler-Gleichungen erörtert. Ein Beispiel hierfür ist die Machzahl-abhangige Impedanz einer akustischen Welle. Über den Mechanismus strömungsmechanischer Lärmentstehung wird schließlich erklärt, wie numerische Diskretisierungs- und Iterationsfehler zu störenden akustischen Wellen führen können. Die Güte der verwendeten impliziten Runge-Kutta-Verfahren zur Zeitdiskretisierung, als auch die Güte der Finite-Volumen-Diskretisierung auf unstrukturierten Gittern werden hinsichtlich ihrer Dispersions- und Dämpfungsfehler verglichen. Zusätzlich werden nichtreflektierende Randbedingungen in die implizite Diskretisierung eingebettet, damit störende Reflektionen an künstlichen Rändern vermieden werden können. Um eine Machzahl-unabhängige Konvergenzrate zu erhalten, werden geometrische Mehrgitterverfahren zum Lösen des algebraischen Gleichungssystems analysiert und entsprechend aufgebaut. Die gefundenen Ergebnisse werden schließlich an Hand numerischer Testbeispiele verifiziert, bevor die aerodynamische Schallerzeugung an einer Plattenhinterkante untersucht wird.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Heidelberg

Year

2005

Author dc:creator

• Gordner, Achim

Contributors dc:contributor

• Prof. Wittum, Gabriel

Repository record source_url

http://www.ub.uni-heidelberg.de/archiv/6044

OAI identifier oai:identifier

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