Lehrstuhl Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe ...
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FINE/TURBO V3.0 • Die Nutzung des full multi grid Modus ist nur der Berechnung der Euler-Gleichungen sowie der turbulenten Navier-Stokes-Gleichungen mit dem Baldwin-Lomax-Modells vorbehalten. Die Anwendung des full multi grid Modus sollte in Zukunft auch für die Berechnung der turbulenten Navier-Stokes-Gleichungen mit k-ε Modelle möglich sein. • Es treten Probleme beim Schalten zwischen den Bedienmoden normal und expert auf, einige Eingabeoptionen im expert Modus werden nicht dargestellt, z.B. unter dem Menüpunkt general physics wird die Auswahl von Turbulenzmodellen unterdrückt. Typisch sind in diesem Zusammenhang Fehlermeldungen mit der Ausgabe von Fortran 77 Quelltext im Consolen-Fenster der UNIX Umgebung. • Die Anzeige für den Menüpunkt computational parameters ist zeitweise gestört. Abhilfe kann mittels Veränderung des Bildauschnittes innerhalb der FINE/TURBO Bedienoberfläche geschaffen werden. • Bisher konnten keine Berechnungen der turbulenten Navier-Stokes-Gleichungen mit dem Zweigleichungsmodell k-ε Modell für low reynolds und high reynolds erfolgen, die Modelle funktionieren offensichtlich nicht. • Es existieren keine Schnittstellen für selbst definierte Turbulenzmodelle, es ist lediglich die Definition der Dämpfungsfunktion f µ sowie C µ , C ε1 , C ε2 , σ k , und σ ε möglich, NUMECA [30]. • Für das Rechnen mit dem k-ε Modell ist eine Ausgabe der Vektorfelder für v xyz nur möglich, wenn auf mindestens ein Skalarfeld der wählbaren Geschwindigkeitskomponenten v x , v y und v z im Menüpunkt computational variables verzichtet wird. • Berechnungen mit external bounderies sind problematisch, denn wenn im Menüpunkt initial solutions vorzugebene Geschwindigkeits- bzw. Temperaturrandbedingungen zu stark mit den Parametern der betreffenden external bounderies differieren, werden Randbedingungen während der Rechung falsch gesetzt. • Inkompressible Berechnungen sind für external flow Bedingungen nicht möglich, dies führt zur unnötig schlechten Konvergenzwerten und langen Konvergenzzeiten. • Der zu Beginn der Rechnung per Meldung angeforderte und dann freigegebene Arbeitsspeicherbedarf ist nicht ausreichend, der wahre benötigte Speicherbedarf ist weitaus höher. FINE/TURBO V3.0 warnt nicht vor dem Auslagern von Arbeitsspeicherinhalten auf die Festplatte, welches sehr viel CPU-Leistung benötigt und so die Berechnung bedeutend hemmt –shifting. • Es fehlen Algorithmen für das automatische Anpassen des normierten Wandabstand y + für verschiedene Turbulenzmodelle. • Für die Auswertung der Daten ist keine Definition von eigenen Ergebnisgrößen möglich, wie z.B Impulsverhältnis oder Filmkühleffektivität. • Das willkürliche Herausschreiben von Ergebnissdateien ist nicht möglich, z.B. beim vorzeitigen Abbrechen – kill – oder beim geordneten Stoppen der Rechnung – suspend - , für den letztgenannten Fall wird nur eine .aout ASCI-Datei erzeugt, die den Neustart der Rechnung zuläßt. 120
• Das geordnete Stoppen der Rechnung im full multi grid Modus ist erst im feinsten Netz möglich. Somit kann die CFL-Zahl nicht für unterschiedliche Netzweiten ∆x beim Rechnen auf verschiedenen Netzen im full multi grid Modus verändert werden. Von Vorteil wäre das vorzeitige geordnet Stoppen und Neustarten mit veränderter Parametrisierung der Rechnung schon auf gröberen Netzen. • Die zu berechnenden Werte werden im Menüpunkt computational parameters festgelegt. Denkbar wäre es aber, sämtliche Ergebnisdaten herauszuschreiben, und erst im CFV eine Auswertung der Ergebnisse vorzunehmen, um eigene Ergebnisgrößen definieren zu können. Dies wäre auch in Hinblick auf den heute zur Verfügung stehenden Speicherplatz auf Festplatten vertretbar. • Paralleles Multiblockrechnen wird im vorliegenden FINE/TURBO V3.0 nicht angeboten, was den Umfang der möglicher Netzkonfigrationen einschränkt sowie die Anforderungen an das Rechnereinzelsystem erhöhen. CFV • Für die Erzeugung repräsentativer Darstellungen fehlen logische Funktionen wie Spiegelungen an Symmetrierandbedingungen. • Während des Arbeitens mit CFV treten zeitweise Probleme mit der Bildschirmdarstellung auf. Die Darstellung des Hintergrunds erfolgt dann in Fremdfarben. Es wurde ein ungenügende refresh Funktionalität der Arbeitsoberfläche festgestellt. 5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK Mit der vorliegenden Diplomarbeit soll an die Arbeit von Boehme [10] über den numerischen Ansatz angeknüpft werden. Dies scheitert, da das von Boehme [10] untersuchte instationäre Strömungsfeld in der Meßkammer unter den im Experiment vorgegebenen Bedingungen numerisch nicht simuliert werden kann. Als numerischer Strömungslöser wird FINE/TURBO V3.0 von NUMECA eingesetzt. Wir überprüfen das Programm auf seine Eignung zur Untersuchung der Filmkühlung in Gebieten mit verzögerter Hauptströmung und Strömungsablösung. Hierzu berechnen wir die skalierte AGTB-Kaskade ohne Filmkühlausblasekonfigurationen mit verschiedenen Turbulenzmodellen. Die Ergebnisse zeigen, daß die Berechnungen des kompressiblen Strömungsfeldes mit FINE/TURBO V3.0 gute Ergebnisse liefern. Zur Untersuchung der Filmkühlung in Gebieten mit verzögerter Hauptströmung und Strömungsablösung werden von Leschik [25] hochauflösende Messungen an Plattenmodellen mit einem remissionsfotometrischen Meßverfahren nach Kottke [24] und Friedrichs [15] zur Bestimmung der adiabaten Filmkühleffektivität η durchgeführt. Um die Form und den Umfang der Gebiete mit verzögerter Hauptströmung bzw. mit Ablösung bestimmen zu können, wird das Strömungsfeld um die von Leschik [25] untersuchten Platten bei variierten Anstellwinkeln α berechnet. 121
- Seite 69 und 70: Den Anstellwinkel α stellen wir ü
- Seite 71 und 72: Abb. 3.43 - Verteilung des statisch
- Seite 73 und 74: Abb. 3.47 - Geschwindigkeitsfeld um
- Seite 75 und 76: Abb. 3.51 - Geschwindigkeitsfeld um
- Seite 77 und 78: Abb. 3.55 - Geschwindigkeitsfeld um
- Seite 79 und 80: Abb. 3.59 - Geschwindigkeitsfeld um
- Seite 81 und 82: Abb. 3.63 - Verteilung des statisch
- Seite 83 und 84: Abb. 3.67 - Geschwindigkeitsfeld um
- Seite 85 und 86: Abb. 3.71 - Verteilung von p in Pa
- Seite 87 und 88: Abb. 3.75 - Geschwindigkeitsfeld um
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- Seite 91 und 92: Wir halten schließlich fest, daß
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- Seite 95 und 96: Impulsverhältnis I und Ausblaserat
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- Seite 99 und 100: 3.3.2.5 Rechennetz und Turbulenzmod
- Seite 101 und 102: 3.3.2.6 Rechnung Die Berechnung der
- Seite 103 und 104: 3.3.2.7 Ergebnisse In der Abb. 3.91
- Seite 105 und 106: Eine Ausnahme nimmt das Ergebnis de
- Seite 107 und 108: 107 Abb. 3.92 - adiabate Wandtemper
- Seite 109 und 110: Abb. 3.94 - adiabate Wandtemperatur
- Seite 111 und 112: Abb. 3.96 - adiabate Wandtemperatur
- Seite 113 und 114: Abb. 3.99 - Stromlinien um Platte F
- Seite 115 und 116: Abb. 3.103 - Stromlinien um Platte
- Seite 117 und 118: Abb. 3.107-Stromlinien um Platte Fo
- Seite 119: Video: MVP unit 0 version 1.3 AV: A
- Seite 123 und 124: V. LITERATUR [1] Anderson, J.D.,
- Seite 125: [29] Merker, P.G., „Konvektive W
• Das geordnete Stoppen der Rechnung im full multi grid Modus ist erst im feinsten Netz<br />
möglich. Somit kann die CFL-Zahl nicht für unterschiedliche Netzweiten ∆x beim<br />
Rechnen auf verschiedenen Netzen im full multi grid Modus verändert werden. Von<br />
Vorteil wäre das vorzeitige geordnet Stoppen <strong>und</strong> Neustarten mit veränderter<br />
Parametrisierung der Rechnung schon auf gröberen Netzen.<br />
• Die zu berechnenden Werte werden im Menüpunkt computational parameters festgelegt.<br />
Denkbar wäre es aber, sämtliche Ergebnisdaten herauszuschreiben, <strong>und</strong> erst im CFV eine<br />
Auswertung der Ergebnisse vorzunehmen, um eigene Ergebnisgrößen definieren zu<br />
können. Dies wäre auch in Hinblick auf den heute zur Verfügung stehenden Speicherplatz<br />
auf Festplatten vertretbar.<br />
• Paralleles Multiblockrechnen wird im vorliegenden FINE/TURBO V3.0 nicht angeboten,<br />
was den Umfang der möglicher Netzkonfigrationen einschränkt sowie die Anforderungen<br />
an das Rechnereinzelsystem erhöhen.<br />
CFV<br />
• Für die Erzeugung repräsentativer Darstellungen fehlen logische Funktionen wie<br />
Spiegelungen an Symmetrierandbedingungen.<br />
• Während des Arbeitens mit CFV treten zeitweise Probleme mit der Bildschirmdarstellung<br />
auf. Die Darstellung des Hintergr<strong>und</strong>s erfolgt dann in Fremdfarben. Es wurde ein<br />
ungenügende refresh Funktionalität der Arbeitsoberfläche festgestellt.<br />
5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK<br />
Mit der vorliegenden Diplomarbeit soll an die Arbeit von Boehme [10] über den numerischen<br />
Ansatz angeknüpft werden. Dies scheitert, da das von Boehme [10] untersuchte instationäre<br />
Strömungsfeld in der Meßkammer unter den im Experiment vorgegebenen Bedingungen<br />
numerisch nicht simuliert werden kann.<br />
Als numerischer Strömungslöser wird FINE/TURBO V3.0 von NUMECA eingesetzt. Wir<br />
überprüfen das Programm auf seine Eignung zur Untersuchung der Filmkühlung in Gebieten<br />
mit verzögerter Hauptströmung <strong>und</strong> Strömungsablösung.<br />
Hierzu berechnen wir die skalierte AGTB-Kaskade ohne Filmkühlausblasekonfigurationen<br />
mit verschiedenen Turbulenzmodellen. Die Ergebnisse zeigen, daß die Berechnungen des<br />
kompressiblen Strömungsfeldes mit FINE/TURBO V3.0 gute Ergebnisse liefern.<br />
Zur Untersuchung der Filmkühlung in Gebieten mit verzögerter Hauptströmung <strong>und</strong><br />
Strömungsablösung werden von Leschik [25] hochauflösende Messungen an Plattenmodellen<br />
mit einem remissionsfotometrischen Meßverfahren nach Kottke [24] <strong>und</strong> Friedrichs [15] zur<br />
Bestimmung der adiabaten Filmkühleffektivität η durchgeführt. Um die Form <strong>und</strong> den<br />
Umfang der Gebiete mit verzögerter Hauptströmung bzw. mit Ablösung bestimmen zu<br />
können, wird das Strömungsfeld um die von Leschik [25] untersuchten Platten bei variierten<br />
Anstellwinkeln α berechnet.<br />
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