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Schwarze R. CFD-Modellierung: Grundlagen und Anwendungen bei Strömungsprozessen

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Schwarze R. CFD-Modellierung: Grundlagen und Anwendungen bei Strömungsprozessen
Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2013. IX, 193 p. — ISBN 978-3-642-24377-6 ISBN 978-3-642-24378-3 (eBook). — German.
In diesem kompakten Lehrbuch legt der Autor die Methodik der numerischen Simulation von Strömungsprozessen dar. Nach einer konzisen Erläuterung der Grundlagen lernen Leser das Potenzial der Methodik anhand von Anwendungsbeispielen kennen. Demonstriert werden sowohl einfache wie komplexe Probleme. Während Leser die einfachen Problemstellungen mithilfe von Open-Source-Softwarepaketen selbst bearbeitet können, sind die komplexen Beispiele aus aktuellen grundlagenorientierten und aus anwendungsnahen Forschungsprojekten des Autors abgeleitet.
Inhaltsverzeichnis
Wichtige Abkürzungen
Grundlagen
Computational Fluid Dynamics
Einige Vorbemerkungen zur CFD
Inhaltedes Buchs
Definitionen
CFD-Software
Indiesem Buchgenutzte Software
ANSYS
R ICEM CFD
TM
ANSYS
R FLUENT
R OpenFOAM
R Gnuplot
Rechengitter
Wichtige Begriffe
Gittertopologien
Gittergenerierung
Präprozessoren
Praktikum: Ebenes, quadratisches Strömungsgebiet
Problembeschreibung
Gittergenerierung mit ANSYS ICEM CFD
Gittergenerierung mit block Mesh
Praktikum: Strömungsgebiet mit rückspringender Stufe
Problembeschreibung
Gittergenerierung mit block Mesh
Gittergenerierung mit ANSYS ICEM CFD
Strömungsgebiet mit quadratischer Strebe
Problembeschreibung
Gittergenerierung mit block Mesh
Gittergenerierung mit ANSYS ICEM CFD
Mathematische Modelle einer Strömung
Erhaltungssätze
Zustandsgleichungen und Materialgesetze
Newtonsche Fluide
Ähnlichkeitskennzahlen
Numerische Methoden
Finite-Volumen-Methode
Motivation
Allgemeines Problem
Wesentliche Elemente der FVM
Interpolationsverfahren
Numerische Differentation
Numerische IntegrationimRaum
Komplexe Geometrien
Numerische Integrationinder Zeit
Beispiel: Transiente, eindimensionale Modellgleichung
Lösungsverfahren für Differenzengleichungen
Stationäre Probleme
Transiente Probleme
Praktikum: KonvektioneinesSkalars
Lösungmit ANSYS FLUENT
Lösungmit OpenFOAM
Fazit
Genauigkeitund Güte
Fehlerdefinition
Fehlerbeurteilung
Beispiel: KonvektioneinesSkalars
Anwendungen
Newtonsche Strömungen
Lösungsansätze
Druckbasierte Algorithmen
Übersicht
Verfahren mit Druck-Poisson-Gleichung
Druckkorrektur-Verfahren
Praktikum: Nischenströmung
Lösungmit Open FOAM
Lösungmit ANSYS FLUENT
Fazit
Turbulente Strömungen
Physikalische Grundlagen
Numerische Modellierung turbulenter Strömungen
Grundlagen der RANS-Turbulenzmodellierung
Häufiggenutzte Turbulenzmodelle
Standard-k-"-Turbulenzmodell
RNG-k-"-Modell
Realizable-k-"-Modell
Wilcox-k-!-Modell und Menter-SST-k-!-Modell
Spalart-Allmaras-Modell
Reynolds-Spannungs-Modelle
Eigenschaftenhäufiggenutzter Turbulenzmodelle
Randbedingungen
Bereiche niedriger Reynolds-Zahlen
Praktikum: Strömungübereinerückspringende Stufe
Lösungmit ANSYS FLUENT
Lösungmit Open FOAM
Fazit
Wirbelauflösende Modellierungsstrategien
Praktikum: StrömungumeinequadratischeStrebe
Lösungmit Open FOAM
Lösungmit ANSYS FLUENT
Fazit
Anwendungen
Literatur
Sachverzeichnis
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