Numerische Strömungsmechanik

Temperaturfeld auf der Strukturoberfläche bei einer thermisch gekoppelten Fluid-Struktur-Simulation
Temperaturfeld auf der Strukturoberfläche bei einer thermisch gekoppelten Fluid-Struktur-Simulation

Die Forschungsgruppe beschäftigt sich mit der Entwicklung und Anwendung von Methoden zur numerischen Lösung der strömungmechanischen Grundgleichungen. Zu den Forschungsschwerpunkten lassen sich wie zählen: Finite-Volumen-Verfahren zur Berechnung von Strömungen in komplexen Geometrien, Fluid-Struktur-Wechselwirkungsprobleme, Implementierung und Validierung von Turbulenzmodellen, Large-Eddy-Simulationen, Mehrphasenströmungen sowie Strömungen mit Phasenübergängen.

Die entwickelten Berechnungsverfahren werden sowohl zur Untersuchung grundlegender physikalischer Phänomene als auch zur Lösung von Problemen in praktischen Anwendungen eingesetzt. Durch den kombinierten Einsatz von numerischen und experimentellen Verfahren lässt sich der Entwicklungsaufwand, gleichermaßen zeitlich wie finanziell, wesentlich verringern. Unter Benutzung der Hochleistungs-Rechencluster des lokalen Rechenzentrums (RRZE) wird die Simulation komplexer Strömungen ermöglicht, die einen ganzheitlichen Einblick in das Strömungsfeld gibt, wie er nur mit Messungen nicht erreicht werden kann.

Term: April 1, 2019 - March 31, 2021
Funding source: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)
Project leader: ,

Der jährliche europäische Kunststoffverbrauch lag 2016 bei 50 Mio. Tonnen (40 % Verpackungen). Um einen schonenden Umgang mit unseren natürlichen Ressourcen zu gewährleisten, besteht ein vielversprechender Ansatz in der Minimierung des notwendigen Materialeinsatzes bei gleichbleibender Funktionalität. Ein häufig eingesetztes Verfahren, z.B. zur Herstellung von Verpackungen ist das Thermoformen. Mit Hilfe des Thermoformens können insbesondere dünnwandige Formteile hergestellt werden,…

More information

Term: July 1, 2016 - June 30, 2018
Funding source: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)
Project leader: ,

Ein weit verbreitetes, kostengünstiges Herstellungsverfahren von dreidimensionalen Kunststoffformkörpern aus planen Halbzeug ist das Thermoformen. Es dient der Fertigung von technischen Bauteilen sowie Verpackungen. Nicht zuletzt aufgrund des hohen Ressourcenbedarfs für Verpackungen (70 % des weltweiten Kunststoffverbrauchs), besteht aus ökonomischen und ökologischen Aspekten ein stetiger Bedarf nach materialsparenden Technologien und Verfahren.

Im Zuge des Thermoformenprozesses wird…

More information

Zu den aktuell oder kürzlich in Projekten behandelten Themen zählen:

  • Blasenströmungen
  • Beschichtungsprozesse
  • Konvergenzbeschleunigung für Simulationen mit Fluid-Struktur-Wechselwirkung
  • Fluid-Struktur-Wechselwirkung: in turbulenten Strömungen, mit thermischer Kopplung, mit dünnwandigen Bauteilen
  • Strömungen mit Wärmeübergang
  • Hochleistungsrechnen
  • Weiterentwicklung des in-house Codes FASTEST-3D (Finite-Volumen)
  • Iterative Geometrieoptimierung
  • Strömungen mit Phasenübergängen

Als wichtigstes Diskretisierungsverfahren für die strömungsmechanischen Erhaltungsgleichungen in kommerziellen sowie frei verfügbaren Simulationscodes hat sich die Finite-Volumen-Methode etabliert. Folglich wird auch in der Numerik-Gruppe dieses Diskretisierungsverfahren am häufigsten angewandt. Hierbei kommen die gängigen kommerziellen Strömungslöser aber auch der in-house Code FASTEST-3D zum Einsatz. Darüber hinaus besteht Fachkompetenz in der Anwendung von Finite-Differenzen-, Finite-Elementen- und Lattice-Boltzmann-Verfahren. Aufgrund der langjährigen Erfahrung mit der Entwicklung und Anwendung von Turbulenzmodellen am LSTM ist eine realistische Einschätzung und Berechnung komplexer turbulenter Strömungen möglich.
In Zusammenarbeit mit anderen Forschungsbereichen des Lehrstuhls oder anderen Forschungsstellen finden experimentelle Untersuchungen der zu lösenden Problemstellungen zur Validierung der Simulationsergebnisse statt.

2026

2025

2024

2023

2022

2018

2015

2012

2010