Frage:
Wird in RWIND Simulation ein Grenzschichtmodell eingesetzt?
Antwort:
In RWIND Simulation wird jede im Windstrom stehende Modelloberfläche als "glatte" Wand behandelt. Mit dieser Definition ergibt sich in den umströmten Bereichen nahe der Wandungen eine Grenzschicht, die abhängig von der Luftviskosität einen Einfluss auf das Geschwindigkeitsprofil senkrecht zur Wand hat. Diese Grenzschicht wird in RWIND Simulation nach dem sogenannten "Gesetz der Wand" realisiert. Dieses Gesetz beschreibt das Geschwindigkeitsprofil senkrecht zur Wand und kann über die dimensionslosen Variablen u+ und y+ dargestellt werden.
Dimensionslose Variable u+:
mit
U ... Geschwindigkeit an der Wand
uτ ... Reibungsgeschwindigkeit
Dimensionslose Variable y+:
mit
y ... Wandabstand
uτ ... Reibungsgeschwindigkeit
ν ... Kinematische Viskosität der Luft
Unter Verwendung der Reibungsgeschwindigkeit uτ:
mit
τw ... Scherbeanspruchung
ρ ... Luftdichte
Beschreibt Grenzschichtmodell in der viskosen Teilschicht direkt neben der Wandung,
$\mathrm u^+=\mathrm y^+$
und in der anschließenden logarithmischen Schicht
$\mathrm u^+=\frac1{\mathrm\kappa}\cdot\ln\;\mathrm y^++\mathrm C$
folgenden Geschwindigkeitsverlauf.
mit
κ ... Kármán Konstante (κ=0,41 zur Simulation einer glatten Wand)
C ... Konstante (C=5 zur Simulation einer glatten Wand)
Damit der Lösungsprozess relativ schnell und robust funktioniert, spezifiziert das Programm das entsprechende Grenzschichtmodell direkt in der ersten Zelle neben der Modelloberfläche. Der restliche Teil der Grenzschicht ergibt sich aus der Lösung der global angewendeten Navier-Stokes Gleichungen.