Die Strömung viskoser Medien wird durch die Navier-Stokes-Gleichungen in Verbindung mit der Kontinuitätsgleichung als Impulserhaltungsgleichung beschrieben:
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ui |
Component of the flow velocity |
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p |
Pressure |
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ρ |
Fluid density |
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μ |
Dynamic viscosity |
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gi |
Component of gravitational acceleration |
Nur in Fällen sehr kleiner Strömungsgeschwindigkeiten kann von einer laminaren Strömung ausgegangen werden, die dann mit minimalem Rechenaufwand gelöst werden kann. Eine Direkte Numerische Simulation (DNS) von Strömungen unter Berücksichtigung der Navier-Stokes-Gleichungen ist aufgrund des enormen Rechenaufwandes, welcher mit der Potenz der Reynolds-Zahl steigt, praktisch nicht realisierbar. Für alle praktischen Anwendungen ist es daher notwendig, die Strömungsgleichungen zu erweitern oder abzuändern. Es haben sich zwei grundlegende Modellklassen für die Turbulenzmodellierung durchgesetzt, die jeweils in zahlreichen Varianten und Kombinationen existieren. Die am häufigsten verwendeten Turbulenzansätze sind RANS (Reynolds-Averated Navier-Stokes) und LES (Large Eddy Simulation).