Simulation der Stoffausbreitung in Wirbelströmungen nach der

Simulation der Stoffausbreitung in Wirbelströmungen
nach der Random-Walk Methode
Themenvorschlag für eine Studien- oder Masterarbeit
Turbulente Zweiphasenströmungen, z.B. die Ausbreitung von Stoffen in der Atmosphäre
(Bild 1), können nach der Euler-Lagrange-Methode simuliert werden. Beim Random-Walk
Turbulenzmodell (Bild 2) werden die Eigenschaften der Turbulenz der kontinuierlichen
Phase über statistische Ansätze in die Partikelphase übertragen. Um ein
Simulationsergebnis zu erhalten, welches statistisch weitgehend unabhänig von der Anzahl
der Partikel sowie von der verwendeten Zeitschrittweite ist, wird eine große Anzahl von
Modellpartikeln benötigt.
Ziel der Arbeit ist die Erstellung eines Rechenprogramms nach der Random-Walk Methode
und die Abschätzung der numerischen Fehler.
Aufgabe:
• Durchführung einer CFD-Simulation
der turbulenten Karman'schen
Wirbelstraße mit CFX bzw. OpenFoam
• Programmierung der Random-Walk
Methode in MATLAB
Bild 1: Satellitenaufnahme der
• Durchführung von Beispielrechnungen
Karman'schen Wirbelstraße stromab der
• Fehlerabschätzung bei Variation der Anzahl Insel Jan Mayen in einem Westwind
der Modellpartikel und der Zeitschrittweite
• Vergleich mit einer anderen statistischen
Methode und Bewertung
Anforderungen :
• Grundlegende Kenntnisse in
Strömungsmechanik und
Zweiphasenströmungen
Potentialwirbel
Punktquelle
Betreuer :
Professor:
Prof. E. Laurien
Pfaffenwaldring 31, Raum 3.337
[email protected]
Prof. Dr.–Ing. Eckart Laurien
Bild 2: Simulation der Ausbreitung von
nur wenigen Einzelpartikeln in einer
Wirbelströmung (Hauptströmung von
links nach rechts) mit dem RandomWalk Turbulenzmodell

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