47. Strömungsmechanische Grundlagen

Eine immer wesentlichere Rolle bei der Simulation motorischer Vorgänge spielt die 3‐D‐strömungsmechanische oder CFD‐Simulation (CFD: Computational Fluid Dynamics), da sie prinzipiell die detaillierteste physikalisch‐chemische Beschreibung der relevanten Prozesse ermöglicht. Sie ist aus der modernen Motorenentwicklung nicht mehr wegzudenken und unter dem Aspekt stetig wachsender Rechnerkapazitäten und ‐leistungen wird ihre Bedeutung auch weiterhin anwachsen. Mit CFD werden heute die verschiedensten Fragestellungen untersucht, vom Gaswechsel bis hin zur Kühlmittelströmung. Im Rahmen des vorliegenden Buches werden wir uns auf die Themenkomplexe Gaswechsel, Gemischbildung, Verbrennung und Aufladung beschränken.

CFD steht naturgemäß in Konkurrenz zu den null‐ und eindimensionalen sowie phänomenologischen Modellen, die bisher diskutiert wurden. Aufgrund des sehr viel höheren Aufwandes, der zur erfolgreichen Durchführung und Auswertung einer CFD‐Rechnung erforderlich ist, sollte im Zweifel gelten: Den (relativ) weniger aufwendigen 0‐D‐ und 1‐D‐Berechnungsansätzen gebührt der Vorrang. Erst wenn eine klar definierte, konkrete Fragestellung herausdestilliert ist, bei der man mit gutem Grund (bzw. zumindest mit einiger Hoffnung) davon ausgehen kann, dass sie mit CFD beantwortet werden kann (aber nicht ohne!), ist die Durchführung einer CFD‐Rechnung wirklich sinnvoll. Im geeigneten Fall kann natürlich gerade auch die Kombination von 0/1‐D‐ und 3‐D‐Simulation eine empfehlenswerte Lösung sein.