Numerische Analyse von Rezeptivitäts- und Wachstumsmechanismen in laminaren Grenzschichten

• Antragsteller: Dr. Philipp Hack
• Fachliche Zuordnung: Strömungsmechanik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 272465699

Der Zusammenhang zwischen wirbelhaften Störungen in der Freiströmung und den sich daraus entwickelnden Störungen in Grenzschichten wird untersucht. Externe Störungen führen etwa in der Durchströmung von Turbinen zu einem raschen Transitionsprozess, bekannt als Bypass-Transition, welcher die geordnete laminare Strömung in einen chaotischen turbulenten Zustand überführt. Turbulente Strömungen sind verbunden mit erhöhten Reibungsverlusten, welche in verringerter Effizienz resultieren. Zur Effizienzoptimierung wird daher oftmals versucht, die Transition zum turbulenten Regime so weit wie möglich zu verzögern. In anderen Fällen, etwa bei Wärmetauschern, ist es Ziel, den turbulenten Zustand mit minimalen Reibungsverlusten herzustellen. Das Projekt identifiziert mittels eines Optimierungsansatzes zum ersten Mal jene Freistromstörungen, welche am effizientesten das Wachstum von Störungen innerhalb von laminaren Grenzschichten induzieren. Dieses verbesserte Wissen über die Strömungsphysik der Transition infolge externer Störungen kann helfen, die Effizienz vieler Anwendungen zu verbessern und Emissionen zu verringern. Darüber hinaus bereitet die in diesem Zusammenhang entwickelte numerische Methode die Grundlage für die Entwicklung von Softwaretools, welche direkt in den industriellen Entwurfsprozess integriert werden und welche das Wachstumspotenzial ausgehend von externen Störungen in verschiedenen Strömungskonfigurationen vorhersagen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Parviz Moin