Wandnahes Verhalten der turbulenten gemischten Konvektion bei hohen Grashof- und Reynolds-Zahlen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Heinz Herwig
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 26662419

• Erstellungsjahr: 2011

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Zuge der Bearbeitung des Projektes • wurde ein eigener DNS-code für natürliche und erzwungene Innenströmungen geschrieben, verifiziert und bis zu sehr hohen Werten der Reynolds- und Grashof-Zahlen eingesetzt. Die Ergebnisse sind ausführlich dokumentiert und stehen auf der Homepage des Instituts zur allgemeinen Nutzung frei zur Verfügung. • wurden neue Wandfunktionen für turbulente natürliche Konvektion entwickelt, die in ihrer Genauigkeit und Anwendbarkeit existierenden Wandfunktionen deutlich überlegen sind. • wurde die häufig ad hoc verwendete Boussinesq -Approximation für natüriiche Konvektion systematisch aus den Grundgleichungen abgeleitet, was eine physikalische Interpretation und Fehlerabschätzung möglich macht. • wurden sog. gemischte Konvektionen (natürliche und erzwungene Konvektion liegt gleichzeitig vor) mit Hilfe des Zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik in einer sogenannten „second law analysis" (SLA) analysiert, was eine Brücke zwischen strömungsmechanischer und thermodynamischer Betrachtungsweise schlägt. Der entwickelte und verifizierte DNS-code wird zukünftig am Institut für Thermofluiddynamik intensiv eingesetzt werden, u.a. in einem kürzlich genehmigten DFG-Normalverfahren.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2009) Entropy production in turbulent convection: an analysis based on direct numerical simulation of a plane channel flow - Proceedings of the International Symposium Turbulence, Heat and Mass Transfer 6, Rome
  Kiš, P. and Herwig, H.
  
• (2009) Studying turbulent mixed convection: An approach based on Direct Numerical Simulation (DNS) and Second Law Analysis (SLA) - Proceedings of the Sixth International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena, Seoul, pp. 201-206
  Kiš, P. and Herwig, H.
  
• (2010) A systematic derivation of a consistent set of „Boussinesq equations". Heat Mass Transfer, 46: 1111-1119
  Kiš, P. and Herwig. H.
  
• A second law analysis of mixed convection in a plane channel based on DNS results - Proceedings of the International Heat Transfer Conference, IHTC 14, Washington, paper IHTC14-22619
  Kiš, P. and Herwig, H.