Dissipationsintegralverfahren für turbulente Grenzschichten

Mit dieser Arbeit liegt eine ausführliche Studie zu den Integralverfahren der Grenzschichttheorie vor. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den Dissipationsintegralverfahren. Im Vergleich zu anderen Grenzschichtverfahren bestehen die generellen Vorteile der Integralverfahren in ihrer Robustheit, ihrer hohen Praktikabilität sowie den im Sinne der aufzuwendenden Computerkapazität geringen Kosten. Ein spezieller Vorteil der Dissipationsintegralverfahren ist es zudem, das komplette Schubspannungsprofil der Grenzschicht zu berücksichtigen. Über eine entsprechende Ableitung der Dissipationsintegrale kann die Vorgeschichte der Grenzschicht erfassen werden. Ausgangspunkt der Arbeit ist eine Literaturanalyse, welche aufzeigt, dass Integralverfahren weit verbreitet sind und für vielfältige Typen von Grenzschichten Anwendung finden. Ausgehend von den Navier-Stokes-Gleichungen wird über die Grenzschichtgleichungen die allgemeine Form der Dissipationsintegralgleichungen hergeleitet. Auf der Basis dieser Gleichungen werden Berechnungsalgorithmen für zwei- und dreidimensionale Grenzschichten entworfen und ausführlich diskutiert. Die zur Komplettierung der Berechnungsalgorithmen benötigten Parameterzusammenhänge werden aus expliziten Geschwindigkeitsprofilen hergeleitet. Hierzu werden beruhend auf dem Zweischichtenmodell turbulenter Grenzschichten Geschwindigkeitsprofile turbulenter Grenzschichten diskutiert. Drei Kombinationen von Haupt- und Querströmungsprofil werden für den dreidimensionalen Fall ausgewählt und algorithmisch umgesetzt. Die Algorithmen für zweidimensionale Grenzschichten beruhen auf einem Geschwindigkeitsprofil. Dem Aufbau der Algorithmen schließen sich ausführliche Testrechnungen sowie eine Bewertung der Verfahren an. Es wird festgestellt, dass Dissipationsintegralverfahren für zwei- und dreidimensionale Grenzschichten mit gutem Erfolg angewandt werden können. Vergleiche der Rechenergebnisse für zweidimensionale Grenzschichten zeigen die zumindest Gleichwertigkeit mit Zweigleichungsmodellen an.

Level thesis:degree_level

thesis.habilitation

Grantor dc:publisher

Technische Universität Dresden

Year

2003

Author dc:creator

• Buschmann, Matthias H.

Contributors dc:contributor

• Vollheim, Rainer
• Grundmann, Roger
• Bühler, Karl
• Herwig, Heinz

• Integralverfahren
• Logarithmisches Geschwindigkeitsprofil
• Turbulente Grenzschicht
• integral method
• logarithmic velocity profile
• turbulent boundary layer