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26. März 2020

Einsatz eines Grenzschichtmodells in RWIND Simulation

Wird in RWIND Simulation ein Grenzschichtmodell eingesetzt?


Antwort:

In RWIND Simulation wird jede im Windstrom stehende Modelloberfläche als "glatte" Wand behandelt. Ab RWIND Simulation Version 1.26 besteht die Möglichkeit, Rauheitsparameter zu definieren. Mit dieser Definition ergibt sich in den umströmten Bereichen nahe der Wandungen eine Grenzschicht, die abhängig von der Luftviskosität einen Einfluss auf das Geschwindigkeitsprofil senkrecht zur Wand hat. Diese Grenzschicht wird in RWIND Simulation nach dem sogenannten "Gesetz der Wand" realisiert. Dieses Gesetz beschreibt das Geschwindigkeitsprofil senkrecht zur Wand und kann über die dimensionslosen Variablen u+ und y+ dargestellt werden.

Dimensionslose Variable u+:

Dimensionslose Variable y+:

Unter Verwendung der Reibungsgeschwindigkeit uτ (Formel 03) beschreibt Grenzschichtmodell in der viskosen Teilschicht direkt neben der Wandung (Formel 04) und in der anschließenden logarithmischen Schicht (Formel 05) folgenden Geschwindigkeitsverlauf.

Hier ist:

  • κ = 0,41 zur Simulation einer glatten Wand
  • C = 5 zur Simulation einer glatten Wand

Wenn Rauheitsparameter definiert sind, wird die nutkRoughWallFunction mit den Parametern Ks und Cs verwendet. Die Formel der nutkRoughWallFunction finden Sie hier:
Formel der nutkRoughWallFunction

Ks äquivalente Sandrauigkeit
Cs Rauigkeitskonstante

Damit der Lösungsprozess relativ schnell und robust funktioniert, spezifiziert das Programm das entsprechende Grenzschichtmodell direkt in der ersten Zelle neben der Modelloberfläche. Der restliche Teil der Grenzschicht ergibt sich aus der Lösung der global angewendeten Navier-Stokes Gleichungen.


Autor

Herr Niemeier ist für die Entwicklung von RSTAB, RFEM, RWIND Simulation und den Bereich Membranbau zuständig. Zudem beschäftigt er sich mit Qualitätssicherung und Kundensupport.

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