TURBULENZ:
Physik der Turbulenz und Turbulenzmodellierung

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KLG-BildLaminare Strömungen erweisen sich als Sonderfälle in der strömungsmechanischen Praxis. Die meisten Strömungen verhalten sich turbulent, und die physikalischen Grundlagen der Turbulenz stellen somit eine wichtige Voraussetzung für Behandlungen von praxisrelevanten Strömungsvorgängen dar. Bei turbulenten Strömungen überlagern räumlich und zeitlich unregelmäßige Strömungsfluktuationen das mittlere Strömungsfeld. Solche Fluktuationen führen im Allgemeinen zur Erhöhung des Wärme- und Stoffübergangs, aber auch zur Erhöhung von Druckverlusten in durchströmten Rohren oder zur Widerstandserhöhung bei umströmten Körpern. Bei der Auslegung strömungsmechanischer Anlagen gilt es, die turbulenzbedingten Vorgänge verlässlich zu erforschen. Die Behandlung turbulenter Strömungsvorgänge bildet somit ein wichtiges Gebiet der Strömungspraxis.

Dieser Kurzlehrgang soll sich mit den physikalischen Grundlagen der Turbulenz beschäftigen und aufzeigen, welche experimentellen und numerischen Methoden vorliegen, um turbulente Strömungen zu behandeln. Es wird eine Einführung in diese Methoden gegeben und aufgezeigt, wie sie zur Gewinnung wichtiger Informationen über turbulente Strömungen eingesetzt werden können.

Behandelte Teilgebiete

Der Kurzlehrgang beinhaltet verschiedene, je aufeinander abgestimmte Teilgebiete der Turbulenz, so dass über eine Einführung und die Anwendung von Mess- und Berechnungsverfahren die Behandlung wichtiger turbulenter Strömungen erfolgt. Für jedes Teilgebiet halten Experten eine Einführung in ihr Fachgebiet und geben einen Überblick über den Stand des Wissens sowie eine Zusammenfassung eigener Arbeiten.

Grundlagen: Die Grundlagen der Strömungsmechanik werden abgeleitet und der laminar-turbulente Übergang erläutert. Die Vorträge behandeln Erscheinungen der Turbulenz und ihre phänomenologische Beschreibung. Sie gehen überdies auf die Ableitungen der Reynoldsschen Gleichungen und Schließungsansätze auf der Basis von Turbulenzmodellen ein.

Experimentelle Methoden: Als die wichtigsten lokalen Messmethoden der Turbulenzforschung erweisen sich die Laser-Doppler- und Hitzdraht-Anemometrie. Es wird eine Einführung in diese Messverfahren gegeben und ihre Handhabung für Messungen wichtiger Turbulenzgrößen aufgezeigt. Ihre Bedeutung für quantitative Untersuchungen turbulenter Strömungen wird herausgestellt.

Numerische Berechnungen: Die Größe und Leistung der heute zur Verfügung stehenden Rechenanlagen ermöglichen eine Verbreiterung des Anwendungsspektrums numerischer Verfahren. Berechnungsverfahren für unterschiedliche Strömungsprobleme werden in mehreren Vorträgen vorgestellt.

Termine und Programm