nach oben

vorheriges Kapitel Lösung der Navier-Stokes-Gleichungen: Teil 2

Tipp

Weitere Kapitel dieses Buchs durch Wischen aufrufen

2020 | OriginalPaper | Buchkapitel

9. Strömungen in komplexen Geometrien

Erstes Kapitel lesen

Autoren: Joel H. Ferziger, Milovan Perić, Robert L. Street

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Erschienen in: Numerische Strömungsmechanik

» Jetzt Zugang zum Volltext erhalten

Zusammenfassung

Dieses Kapitel ist der Behandlung komplexer Geometrien gewidmet. Die Wahl des Gittertyps, die Gittererzeugungsansätze in komplexen Geometrien, die Gittereigenschaften, die Wahl der Geschwindigkeitskomponenten und der Variablenanordnung werden diskutiert. FD- und FV-Methoden werden neu betrachtet, und die Besonderheiten komplexer Geometrien (wie nichtorthogonale, blockstrukturierte und unstrukturierte Gitter, nichtkonforme Gitterschnittstellen, Kontrollvolumen beliebiger Polyederform, überlappende Gitter usw.) werden beschrieben. Besonderes Augenmerk wird auf die Druck-Korrektur-Gleichung und die Randbedingungen gelegt. Einige anschauliche Beispiele für stationäre und instationäre, zwei- und dreidimensionale laminare Strömungen, die mit Hilfe von bereitgestellten Rechenprogrammen basierend auf Teilschritt- und SIMPLE-Algorithmus berechnet wurden, werden vorgestellt und diskutiert. Die Auswertung von Diskretisierungsfehlern und der Vergleich von Ergebnissen, die mit verschiedenen Gittertypen (getrimmte kartesische und beliebige Polyedergitter) und kommerzieller CFD-Software erzielt wurden, sind ebenfalls enthalten.

Bitte loggen Sie sich ein, um Zugang zu diesem Inhalt zu erhalten

Jetzt einloggen Kostenlos registrieren

Sie möchten Zugang zu diesem Inhalt erhalten? Dann informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

über 69.000 Bücher
über 500 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

Automobil + Motoren
Bauwesen + Immobilien
Business IT + Informatik
Elektrotechnik + Elektronik
Energie + Umwelt
Finance + Banking
Management + Führung
Marketing + Vertrieb
Maschinenbau + Werkstoffe
Versicherung + Risiko

Testen Sie jetzt 30 Tage kostenlos.

Jetzt informieren

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

über 50.000 Bücher
über 380 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

Automobil + Motoren
Bauwesen + Immobilien
Business IT + Informatik
Elektrotechnik + Elektronik
Energie + Umwelt
Maschinenbau + Werkstoffe

Testen Sie jetzt 30 Tage kostenlos.

Jetzt informieren

Die stationäre Strömung muss nicht symmetrisch sein, wenn die Geometrie symmetrisch ist; in einigen symmetrischen Geometrien – wie Diffusoren und plötzliche Kanalerweiterungen – kann eine asymmetrische stationäre Strömung sowohl in Experimenten als auch in Simulationen erhalten werden.

Arcilla, A. S., Häuser, J., Eiseman, P. R. & Thompson, J. F. (Hrsg.). (1991). Numerical grid generation in computational fluid dynamics and related fields. Amsterdam, Holland: North-Holland.

Baliga, B. R. & Patankar, S. V. (1983). A control-volume finite element method for two-dimensional fluid flow and heat transfer. Numer. Heat Transfer 6, 245–261.

Baliga, B. R. (1997). Control-volume finite element method for fluid flow and heat transfer. In W. J. Minkowycz & E. M. Sparrow (Hrsg.), Advances in Numerical Heat Transfer (Bd. 1, S. 97–135). New York: Taylor and Francis,.

Bird, R. B., Stewart, W. E. & Lightfoot, E. N. (2006). Transport phenomena (Revised 2) Aufl.). New York: Wiley.

Coelho, P., Pereira, J. C. F. & Carvalho, M. G. (1991). Calculation of laminar recirculating flows using a local non-staggered grid refinement system. Int. J. Numer. Methods Fluids 12, 535–557.

Demirdžić, I. & Muzaferija, S. (1995). Numerical method for coupled fluid flow, heat transfer and stress analysis using unstructured moving meshes with cells of arbitrary topology. Comput. Methods Appl. MechĖngrg. 125, 235–255.

Demirdžić, I. (2015). On the discretization of the diffusion term in finite-volume continuum mechanics. Numer. Heat Transfer 68, 1–10.

Fletcher, C. A. J. (1991). Computational techniques for fluid dynamics (2. Aufl., Bd. I & II). Berlin: Springer.

Frey, P. J. & George, P. l. (2008). Mesh generation: Application to finite elements (2. Aufl.). New Jersey: Wiley-ISTE.

Hadžić, H. (2005). Development and application of a finite volume method for the computation of flows around moving bodies on unstructured, overlapping grids (PhD Dissertation). Technische Universität Hamburg-Harburg.

Hanaoka, A. (2013). An overset grid method coupling an orthogonal curvilinear grid solver and a Cartesian grid solver (PhD Dissertation). University of Iowa, Iowa City, IA.

Hinatsu, M. & Ferziger, J. H. (1991). Numerical computation of unsteady incompressible flow in complex geometry using a composite multigrid technique. Int. J. Numer. Methods Fluids 13, 971–997.

Hubbard, B. J. & Chen, H. C. (1994). A Chimera scheme for incompressible viscous flows with applications to submarine hydrodynamics. In 25th AIAA Fluid Dynamics Conference. AIAA Paper 94–2210

Hubbard, B. J. & Chen, H. C. (1995). Calculations of unsteady flows around bodies with relative motion using a Chimera RANS method. In Proc. 10th ASCE Engineering Mechanics Conference. Boulder, CO: Univ. of Colorado at Boulder.

Hylla, E. A. (2013). Eine Immersed Boundary Methode zur Simulation von Strömungen in komplexen und bewegten Geometrien (PhD Dissertation). Technische Universität Berlin, Berlin, Germany.

Kordula, W. & Vinokur, M. (1983). Efficient computation of volume in flow predictions. AIAA J. 21, 917–918.

Lilek, Ž., Muzaferija, S., Perić, M. & Seidl, V. (1997b). An implicit finite-volume method using non-matching blocks of structured grid Numer. Heat Transfer, Part B 32, 385–401.

Lundquist, K. A., Chow, F. K. & Lundquist, J. K. (2012). An immersed boundary method enabling large-eddy simulations of flow over complex terrain in the WRF model. Monthly Wea. Review 140 3936–3955.

Maliska, C. R. & Raithby, G. D. (1984). A method for computing three-dimensional lows using non-orthogonal boundary-fitted coordinates. Int. J. Numer. Methods Fluids, 4, 518–537.

Manhart, M. & Wengle, H. (1994) Large-eddy simulation of turbulent boundary layer over a hemisphere. P. Voke, L. Kleiser & J. P. Chollet (Hrsg.), Proc. 1st ERCOFTAC Workshop on Direct and Large Eddy Simulation (S. 299–310). Dordrecht: Kluwer Academic Publishers.

Masson, C., Saabas, H. J. & Baliga, R. B. (1994). Co-located equal-order control-volume finite element method for two-dimensional axisymmetric incompressible fluid flow. Int. J. Numer. Methods Fluids 18, 1–26.

Mittal, R. & Iaccarino, G. (2005). Immersed boundary methods. Annu. Rev. Fluid Mech. 37,239–261.

NASA CGTUM. (2010). Chimera Grid Tools User’s Manual, Ver. 2.1. NASA Advanced Supercomputing Division. Zugriff auf https://www.nas.nasa.gov/-publi-cations-/software/-docs/-chimera/index.html

Oden, J. T. (2006). Finite elements of non-linear continua. Mineola, NY: Dover Publications.

Peller, N. (2010). Numerische Simulation turbulenter Strömungen mit Immersed Boundaries (PhD Dissertation). Technische Universität München, Fachgebiet Hydromechanik, Mitteilungen.

Perić, M. (1990). Analysis of pressure-velocity coupling on non-orthogonal grids. Numerical Heat Transfer, Part B (Fundamentals) 17, 63–82.

Perng, C. Y. & Street, R. L. (1991). A coupled multigrid–domain-splitting technique for simulating incompressible flows in geometrically complex domains. Int. J. Numer. Methods Fluids 13, 269–286.

Peskin, C. S. (1972). Flow patterns around heart valves: a digital computer method for solving the equations of motion (PhD Dissertation). Albert Einstein College of Medicine, Yeshiva University.

Peskin, C. S. (2002). The immersed boundary method. Acta Numerica 11, 479–517.

Raw, M. J. (1985). A new control-volume-based finite element procedure for the numerical solution of the fluid flow and scalar transport equations (PhD Dissertation). Waterloo, Canada: University of Waterloo.

Rhie, C. M. & Chow, W. L. (1983). A numerical study of the turbulent flow past an isolated airfoil with trailing edge separation. AIAA J. 21, 1525–1532.

Schneider, G. E. & Raw, M. J. (1987). Control-volume finite-element method for heat transfer and fluid flow using colocated variables. 1. Computational procedure. Numer. Heat Transfer 11, 363–390.

Schreck, E. & Perić, M. (1993). Computation of fluid flow with a parallel multigrid solver. Int. J. Numer. Methods Fluids 16, 303–327.

Sedov, L. (1971). A course in continuum mechanics, Vol. 1 Groningen: Wolters-Noordhoft Publishing.

Seidl, V., Perić, M. & Schmidt, S. (1996). Space- and time-parallel Navier-Stokes solver for 3D block-adaptive Cartesian grids. In A. Ecer, J. Periaux, N. Satofuka & S. Taylor (Hrsg.), Parallel Computational Fluid Dynamics 1995: Implementations and results using parallel computers (S. 577–584). North Holland – Elsevier.

Taira, K. & Colonius, T. (2007). The immersed boundary method: A projection approach. J. Compt. Phys. 225,2118–2137.

Thompson, J. F., Warsi, Z. U. A. & Mastin, C. W. (1985). Numerical grid generation – foundations and applications. New York: Elsevier.

Truesdell, C. (1991). A first course in rational continuum mechanics (2. Aufl., Bd. 1). Boston: Academic Press.

Tseng, Y. H. & Ferziger, J. H. (2003). A ghost-cell immersed boundary method for flow in complex geometry A ghost-cell immersed boundary method for flow in complex geometry. J. Comput. Phys., 192 593–623.

Xing-Kaeding, Y. (2006). Unified approach to ship seakeeping and maneuvering by a RANSE method (PhD Dissertation, TU Hamburg-Harburg, Hamburg). Zugriff auf http://doku.b.tu-harburg.de/volltexte/2006/303/pdf/Xing-Kaeding-thesis.pdf

Zang, Y. & Street, R. L. (1995). A composite multigrid method for calculating unsteady incompressible flows in geometrically complex domains. Int. Numer. Methods Fluids 20, 341–361.

Zienkiewicz, O. C., Taylor, R. L. & Nithiarasu, P. (2005). The finite element method for fluid dynamics (6. Aufl.). Burlington, MA: Butterworth- Heinemann (Elsevier).

Titel

Strömungen in komplexen Geometrien

Buch

Numerische Strömungsmechanik

Print ISBN: 978-3-662-46543-1

Electronic ISBN: 978-3-662-46544-8

https://doi.org/10.1007/978-3-662-46544-8

DOI

https://doi.org/10.1007/978-3-662-46544-8_9

Autoren:

Joel H. Ferziger
Milovan Perić
Robert L. Street

Verlag