Detailed simulations of turbulent flows using the Lattice-Boltzmann method

• Applicant: Dr. Kamen N. Beronov
• Subject Area: Fluid Mechanics
• Term: from 2001 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5274152

Ziel der Vorhabens ist die direkte Simulation und Analyse von turbulenten Strömungen mittels Lattice-Boltzmann-Automaten. Dabei sollen im Rahmen des vorliegenden Teilprojektes zwei Zielrichtungen verfolgt werden. Zum einen sollen die Vorteile der LBA Verfahren hinsichtlich Speicheraufwand und Effizienz genutzt werden, um mittels einer direkten numerischen Simulation Detailphänomene der Turbulenz genauer untersuchen zu können als dies bisher möglich ist. Damit ist eine "numerische Datenbasis" zu schaffen, die genutzt werden kann, um wichtige Eigenschaften der Turbulenz auf das globale Strömungsfeld zu quantifizieren. Die Kenntnis dieser Phänomene ist wichtig, da sie die Grundlage für das Verständnis von vielen technischen Problemstellungen ist, bei denen Turbulenz eine Rolle spielt. Hierzu gehören z.B. abgelöste Strömungen, Turbulenz in rotierenden Systemen oder Turbulenz in beschleunigten Strömungen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sollen im zweiten Schritt genutzt werden, um eine konsistente Modellierung der turbulenten Transportvorgänge im Rahmen der Lattice-Boltzmann-Theorie zu formulieren. Bisherige Ansätze zur Turbulenzmodellierung beruhen darauf, die Vorgehensweise, die üblicherweise bei Reynolds-gemittelten Navier-Stokes Gleichungen angewandt wird - also auf Makroebene, direkt auf die Lattice-Boltzmann-Verfahren anzuwenden. Ein Ansatz, der an der vereinfachten Mikrodynamik, der Grundidee der LBA ansetzt, existiert derzeit noch nicht. Eine derartige Formulierung würde es%2

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr. Franz Durst