Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz
Ringleb, Ansgar
Wozniak, Günter (Prof. Dr.-Ing. habil.); Schlüter, Wolfgang (Prof. Dr. phil. nat.)
Numerische und experimentelle Untersuchung der fluiddynamischen Eigenschaften von Strahlströmungen in begrenzten Räumen
Numerical and experimental investigation of the fluid dynamic properties of jet flows in confined spaces
Kurzfassung in deutsch
In der vorliegenden Arbeit wurden Strömungen räumlich begrenzter Strahlen untersucht. Zum einen wurde die Ausströmung eines runden Strahls in ein Rohr betrachtet, der sog. begrenzte Strahl. Zum anderen wurde die Ausströmung von 7 hexagonal angeordneten runden Strahlen in ein Rohr betrachtet, das sog. hexagonale Strahlbündel. Die Motivation zur vorliegenden Arbeit ergab sich aus der Entwicklung von Durchflussmessgeräten, die als Bypassapparaturen ausgeführt sind und stromabwärts des Staudruckkörpers ein Strömungsgebiet mit begrenzten Strahlen aufweisen. Dafür wurden mit Hilfe der Ähnlichkeitstheorie die zugrundeliegenden Kennzahlen bestimmt. Besonderes Augenmerk lag auf der Charakterisierung der instationären bzw. turbulenten Strömungseigenschaften für Reynolds-Zahlen zwischen 1.000 und 20.000. Es wurden die selbstähnlichen Eigenschaften der Strömungen untersucht, wobei sich insbesondere für den begrenzten Strahl wichtige Erkenntnisse ergaben. Für das hexagonale Strahlbündel wurden mit Hilfe der numerischen Strömungssimulation die grundlegenden Eigenschaften des Strömungsfeldes untersucht. Dabei weisen die Geometriekennzahlen einen dominierenden Einfluss auf. So konnten in Abhängigkeit zum Durchmesserverhältnis und Strahlabstand drei Strömungsformen identifiziert und experimentell mittels Laser-Doppler Anemometrie nachgewiesen werden. Eine wesentliche Fragestellung bestand in der Anwendung der numerischen Strömungssimulation, des RANS-Ansatzes und des SST-Turbulenzmodells. Dazu wurde die Anpassung der Modellkoeffizienten untersucht, wobei für den begrenzten Strahl ein allgemein gültiger Satz gefunden wurde.
Kurzfassung in englisch
In the present work flows of spatially limited radiation were investigated. On the one hand, the outflow of a round jet into a pipe was considered, the so-called confined jet. On the other hand, the outflow of 7 hexagonal arranged round jets into a pipe was con-sidered, the so-called hexagonal jet array. The motivation for the present work arose from the development of flowmeters which are designed as bypass apparatures that have a jet array flow downstream of the dynamic pressure body. For this purpose the underlying similarity parameters were determined. Special attention was paid to the cha-racterization of transient and turbulent flow properties for Reynolds numbers between 1,000 and 20,000. The self-similar properties of the flows were investigated with im-portant findings in particular for the confined jet. For the hexagonal jet array the basic properties of the flow field were investigated by using computational fluid dynamics. The geometric similarity parameters have a dominant influence. Thus, depending on the di-ameter ratio and jet distance ratio, three flow patterns could be identified and experimen-tally detected by the use of laser Doppler anemometry. An important question was the application of the computational fluid dynamic method, the RANS approach and the SST turbulence model. For this purpose a generally valid set of model coefficients was found for the confined jet flow.
| Universität: | Technische Universität Chemnitz | |
| Institut: | Professur Strömungsmechanik | |
| Fakultät: | Fakultät für Maschinenbau | |
| Dokumentart: | Dissertation | |
| Betreuer: | Wozniak, Günter (Prof. Dr.-Ing. habil.) | |
| ISBN/ISSN: | 978-3-96100-041-8 | |
| URL/URN: | http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-232019 | |
| Quelle: | 1. Auflage. - Chemnitz : Universitätsverlag der Technischen Universität Chemnitz, 2018. - 213 S. | |
| SWD-Schlagwörter: | Freistrahl , Numerische Strömungssimulation | |
| Freie Schlagwörter (Deutsch): | begrenzter Strahl , hexagonales Strahlbündel , Selbst-Ähnlichkeit , RANS-Gleichungen , SST-Turbulenzmodell , Laser-Doppler Anemometrie (LDA) , instationäre Strömungseffekte , sample-and-hold (S+H) , S+H mit Refinement | |
| Freie Schlagwörter (Englisch): | jet , confined jet , hexagonal jet array , self-similarity , computational fluid dynamics (CFD) , RANS equations , SST turbulence model , laser Doppler anemometry (LDA) , transient flow , sample-and-hold (S + H) , S+H with Refinement | |
| DDC-Sachgruppe: | Mechanik der Fluide; Mechanik der Flüssigkeiten | |
| Tag der mündlichen Prüfung | 04.12.2017 |
