4.6 Vergleichsrechnung mit Hilfe des SST Modells - Lehrstuhl ...

Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Theoretische Grundlagen der numerischen Strömungssimulation . . . . . . . 6
2.1 Gleichungssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2 Turbulenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.3 Grenzschicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.4 Numerische Turbulenzmodellierung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.4.1 Wirbelviskositätsmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4.2 Standard k – ε Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.4.3 Realizable k – ε Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.4.4 Das k –
ω Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4.5 Das SST-Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.4.6 Auswahl geeigneter Turbulenzmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.5 Wandbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.5.1 Standard Wandfunktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.5.2 Low-Re-Erweiterung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.6 Netzerstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.6.1 Netzgüte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.7 Diskretisierungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.8 Druck-Geschwindigkeitskopplung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.9 Fehler bei der CFD Berechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3 CFD-Simulation der Rauchgasströmung in einem
Kraftwerks-Rauchgaskanal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.1 Geometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.2 Verwendete Randbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.3 angewandte Turbulenzmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4 Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.1 Netzunabhängigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
4.2 Änderung der Geometrie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.3 Untersuchung des Einflusses des Wärmeverlustes auf die Strömung . . . . 58
4.4 Einfluss des Wärmetauschers auf die Strömung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.5 Strömungsuntersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
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