Erweitert
Turbulenzparameter
In diesem Abschnitt des Registers können Sie festlegen, ob Sie Turbulenz berücksichtigen möchten. Die Auswirkungen turbulenter Strömungen sind durch chaotische Änderungen von Druck und Strömungsgeschwindigkeit (siehe Kapitel 'Turbulenz') gekennzeichnet, die sich von laminarer Strömung unterscheiden. Da die Luft ein "Fluid" mit niedriger Viskosität darstellt, überwindet übermäßige kinetische Energie die Dämpfung des Fluids in Bereichen mit erhöhter Geschwindigkeit.
Das Turbulenzmodell kann auf den Korrelationen zwischen k und epsilon bzw. k und omega basieren.
Die erste Option ist voreingestellt.
Abhängig von der Auswahl (siehe Bild am linken Rand) können Sie entweder die turbulente Dissipationsrate ε oder die spezifische Dissipationsrate ω angeben.
Im Allgemeinen ist die Simulation mit kω universeller und robuster als die Simulation mit kε.
Das kε-Turbulenzmodell liefert jedoch bessere Ergebnisse für bestimmte Stellen wie flächennahe Zonen.
Wenn Sie die Option k-ε-Parameter aus der Intensität der Turbulenz berechnen auswählen, können Sie die Intensität I im Eingabefeld darunter als Prozentsatz definieren (Verhältnis des quadratischen Mittelwerts der turbulenten Geschwindigkeitsschwankungen und der gemittelten Geschwindigkeit an derselben Stelle über einen bestimmten Zeitraum).
Die Schaltfläche [Profil] ermöglicht es, die Turbulenzintensität in Abhängigkeit von der Höhe zu definieren. Die Werte können wie oben im Kapitel "Windprofil" beschrieben eingegeben werden. Die turbulente kinetische Energie k und die turbulente Dissipationsrate ε (bzw. die spezifische Dissipationsrate ω) werden dann vom Programm ermittelt. Alternativ können Sie die Parameter k und ε (bzw. ω) manuell definieren, sobald die oben genannte Option deaktiviert wurde.
Ein idealisierter Luftstrom ohne jegliche Schwankungen der Luftgeschwindigkeit oder -richtung hätte einen Turbulenzintensitätswert von 0%. In Fällen mit hoher Turbulenz liegt die Turbulenzintensität typischerweise zwischen 5% und 20% (siehe CFD Online). Die Turbulenzintensität ist standardmäßig auf 1% eingestellt, um die meisten Fälle mit mittlerer und niedriger Turbulenz abzudecken.
Parameter der Flächenrauheit
Wenn die Textur der Modellflächen einen großen Einfluss auf die Ergebnisse hat, aktivieren Sie das Kontrollfeld Flächenrauheit berücksichtigen. Die Rauigkeit wird dann für jede Fläche des Modells berücksichtigt. Für die Flächen oder Zonen werden spezifische Randbedingungen angesetzt, die Oberflächenbeschränkungen der turbulenten Viskosität liefern, um Rauigkeitseffekte zu berücksichtigen.
Der Ansatz zur Flächenrauigkeit in CFD-Modellen ist im OpenFOAM User Guide beschrieben.
Hinweis
Die Modifikationen der Flächenfunktionen bei Rauigkeit sind im folgenden Video dargestellt (Englisch): https://youtu.be/vYbRUmVTmGM.
Damit das Programm die turbulente Viskosität in Flächennähe ermitteln kann, ist die Ks-Größe der Sandrauigkeit anzugeben. Die Größe der Sandkörner kann im Eingabefeld festgelegt werden. Zu beachten ist, dass der Wert in Metern eingegeben werden muss.
Die Rauigkeitskonstante Cs steuert die Form und den Abstand der Sandkörner. Dieser Parameter ist standardmäßig unter Annahme einer homogenen Verteilung auf 0,5 gesetzt. Bei ungleichmäßiger Rauheit kann Cs jedoch bis auf 1,0 erhöht werden.
Löser
Der stationäre Solver von RWIND Simulation erfasst "oszillierende" Effekte nicht vollständig, wie in FAQ 4731 beschrieben.
Um partielle Differentialgleichungen numerisch zu lösen, müssen alle Differentialterme (Raum- und Zeitableitungen) diskretisiert werden. Es gibt eine umfangreiche Liste von Diskretisierungen ("Schemata"), wobei jedes Schema sein eigenes numerisches Verhalten im Hinblick auf Genauigkeit, Stabilität und Konvergenz hat.
Das Kontrollfeld Numerisches Schema zweiter Ordnung verwenden steuert, welches numerische Schema für Divergenzterme (Flüsse) verwendet wird. Es ist standardmäßig nicht aktiviert, sodass die Berechnung nach erster Ordnung erfolgt. Ist das Kontrollfeld aktiviert, erfolgt die Lösung nach zweiter Ordnung.
Grundsätzlich gibt die Ordnung des Schemas an, wie genau die numerische Lösung im Vergleich zur Lösung der ursprünglichen nicht diskretisierten Gleichungen ist:
Hinweis
Die numerische Diskretisierung erster Ordnung ergibt in der Regel eine bessere Konvergenz als das Schema zweiter Ordnung. Im Gegensatz dazu ist die Diskretisierung zweiter Ordnung in der Regel genauer.