Strömungssimulation
Prof. Dr.-Ing. Christoph Egbers
FG Aerodynamik und Strömungslehre
Fakultät 3
Prof. Dr.-Ing. Heiko Schmidt
FG Numerische Strömungs- und Gasdynamik
Fakultät 3
Strukturbildung und Stabilität in hydrodynamischen Systemen
Insbesondere werden Untersuchungen in rotierenden Systemen, z.B. Taylor-Couette-Systemen, Kugelspalt-Anlagen sowie Rühreranordnungen vorgenommen. Geophysikalisch motivierte Strömungen werden anhand von klassischen Modellen untersucht, z.B. Rayleigh-Bénard-Konvektion in verschiedenen Geometrien, thermisch getriebene Konvektion und Wellen in Zylindern und Kugelschalen. Auch nicht-Newtonsche Flüssigkeiten werden für anwendungsorientierte Probleme, z.B. in der Verfahrenstechnik, in diesen Strömungsgeometrien studiert. Die untersuchten Strömungsprobleme mit geschlossener Geometrie eignen sich besonders für Untersuchungen des laminar-turbulenten Übergangs. Dieser wird mit Hilfe von linearen (Zeitreihen-), aber auch nichtlinearen, sogenannten chaosdynamischen Analysemethoden charakterisiert. Insbesondere kommen auch Methoden der Bifurkationsanalyse zur Anwendung, um das Verzweigungsverhalten, Hysterese und die Vieldeutigkeit von Lösungen vorherzusagen.
Verwendung finden 3D-Spektralverfahren sowie die Programm-Systeme OpenFoam, EULAG, FLUENT und weitere Verfahren wie lineare und nichtlineare Zeitreihenanalyse, multivariate statistische Verfahren (CEOF, POD, M-SSA).
Mischungsinstabilitäten
In der Strömungsmechanik gibt es zahlreiche Beispiele von Stoffgemischen, bei denen sich unter einem Mischungsprozess höhere Dichten ausbilden als solche, welche die einzelnen Stoffe haben. Ein Beispiel ist z.B. die Verdunstung von Wolkenwasser an der Wolkenobergrenze. Aufgrund der komplexen Zustandsgleichung bildet sich für bestimmte Schichten ein Fluid mit einer höheren Dichte aus. Die Schichtung wird danach instabil und es entwickeln sich typische Rayleigh-Taylor-Wirbel.
