Das Projekt "Turbulentes Mischen bei sehr hohen Reynoldszahlen in der Bosporus Meeresstraße" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Department für Chemie- und Bioingenieurwesen, Lehrstuhl für Strömungsmechanik durchgeführt. A well-defined natural turbulent shear layer flow exists between the counter-flowing currents in the two straits connecting the Marmara Sea to adjacent seas, namely the Bosphorus and Dardanelles (these domains defining the limits of the Turkish Straits System, TSS), due to the density difference between the Aegean and Black Seas. For example in the Bosphorus Strait the heavier, more salty Aegean water flows in the lower layer towards Black Sea and the lighter Black Sea water flows in the upper layer towards the Marmara Sea. These two currents generate a shear layer with almost constant velocity gradient at the middle depth of the strait with a thickness of about 10 m or larger. Within this shear layer, turbulent mixing of scalar quantities like salt and heat takes place. The Reynolds number of turbulence is expected to attain very high values (3000). As a result of very high Reynolds number, Peclet number for temperature and salinity fields are also very high in the mixing layer. The constant velocity gradient, the high Reynolds number state of the flow and the mixing of two scalars (temperature and salinity) make the Bosphorus strait a unique natural laboratory ...
Das Projekt "Berechnung des Abscheideverhaltens von Partikeln an Kugeln unter der Wirkung von Traegheitskraft, Schwerkraft, Widerstandskraft und elektrostatischen Kraeften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kaiserslautern, Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik und Strömungsmechanik durchgeführt. Die Partikelabscheidung an Kugeln bei mittleren und hohen Reynoldszahlen ist fuer die Entstaubungstechnik und die Meteorologie von Interesse. Anhand der numerischen Simulation soll das Verhalten von Partikeln insbesondere im instationaeren Nachlauf der Kugel studiert werden. Hierfuer ist die Berechnung der Kugelumstroemung, welche dreidimensional durchzufuehren ist und keine Symmetrieannahmen zulaesst, erforderlich. Als Kontrollparameter fuer die Stroemungssimulation dienen Widerstandsbeiwert, Nachlauflaenge, Abloesewinkel und Wirbelabloesefrequenz. Es werden die dimensionslosen Bewegungsgleichungen fuer Fluid und Partikeln geloest.
Das Projekt "Vorhaben: TRABER-GPU - Transitionsberechnungen auf Grafikkarten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Fluiddynamik und Schiffstheorie M-8 durchgeführt. Das Projekt FLIPPER widmet sich der Analyse von Möglichkeiten, einen Teil der turbulenten Rumpfumströmung durch Oberflächenbeschichtung laminar zu halten. Ziel ist es, den reibungsinduzierten Strömungswiderstand des Unterwasserschiffes zu reduzieren. Das Teilvorhaben der TUHH befasst sich mit der nichtlinearen Analyse von transitionsbeeinflussenden Instabilitäten und deren Oberflächensignatur. In Vorbereitung auf diese Aufgabe wird ein bestehendes Strömungssimulationsverfahren gezielt weiterentwickelt. Der diesbezügliche Schwerpunkt liegt auf der Konzeption und Implementierung von Methoden, die sich zur Simulation der Entwicklung von Instabilitätsmoden in praxisnahen Konfigurationen eignen. Die Entwicklung dieser Moden bei hohen Reynolds-Zahlen ist äußerst komplex und an vielen Stellen noch unverstanden. Mit dem Simulationsverfahren soll es möglich sein die nichtlineare Transitionsdynamik zu analysieren und Anfachungsmechanismen zu beschreiben. Die Arbeiten an der TUHH sind maßgeblicher Bestandteil des AP 2 im Gesamtvorhaben. Ausgangspunkt der Entwicklungen ist das elbe-Verfahren, ein auf GPU's umsetzbares LES - Verfahren. Durch eine Verbesserung des Speichermanagements, die Implantierung eines dynamischen Feinstrukturmodells auf der Grundlage von Wirbelzähigkeitsmodellen, der Implementierung eines turbulenten Sponge-Layer-Modells sowie der Einführung von Transitionsstreifen in das elbe-Verfahren wird eine hocheffiziente Berechnungsmöglichkeit der Strömungssignaturen geschaffen.
Das Projekt "Teilprojekt: Turbulenz und Blasendynamik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Strömungsmechanik durchgeführt. Ziel des beantragten Gesamtvorhabens ist die Verbesserung der CFD-Modellierung von Siedevorgängen an beheizten Oberflächen bis hin zur Siedekrise. Ziel des Teilprojekts TUD-ISM (AP3 des Gesamtantrags) ist die Durchführung und Analyse von Direkten Numerischen Simulationen und Large Eddy Simulation. 2.1 Large Eddy Simulation in Rohrbündelgeometrien mit Einbauten. Die Strömung im Reaktorkern ist geprägt durch die Wandturbulenz der relativ engen, durchströmten Spalte. Weiterhin existieren komplexe Abstandhalter zur Stabilisierung der Bauteile und Drallerzeuger zur Strömungsbeeinflussung. Das entstehende Turbulenzfeld ist bereits bei einphasiger Strömung sehr komplex. Daher ist zu klären, ob auf der Reynolds-Mittelung (RANS) beruhende Turbulenzmodelle für derartige Strömungen ausreichend sind oder ob Large Eddy Simulation (LES) bzw. verwandte Ansätze erforderlich werden. Dieser grundlegende Aspekt wird in einem Arbeitspaket von 1,5 Jahren Dauer untersucht. 2.2 Direkte numerische Simulation turbulenter Blasenströmungen: Die Direkt Numerischen Simulationen (DNS) sollen die für die Modellierung mit Blasen beladener Strömungen notwendigen Erkenntnisse liefern. Der eigentliche Arbeitsschritt besteht in der Auswertung und Analyse der sehr großen Datenmengen, die bei diesen Simulationen anfallen. Untersucht werden sollen Impuls-, Wärme- und Masseaustausch beim Sieden, die Blasendynamik, sowie die Blasen-Blasen- und Blasen-Strömungs-Wechselwirkungen. Diese Simulationen werden für experimentelle Bedingungen aus AP1 durchgeführt, so dass eine gegenseitige Validierung und Komplementierung der Daten möglich ist. Die Resultate werden in den Arbeitspaketen AP2 und AP6 benötigt. Die Resultate werden auf Konferenzen und in wissenschaftlichen Publikationen verfügbar gemacht. Sie fließen in die Lehre der Professur und die geplanten Sommerschulen ein. Die Ausbildung von zwei Doktoranden und von studentischen Hilfskräften trägt zur Sicherung kerntechnisch relevanter Kompetenz bei.