ISBN 9783843922067

978-3-8439-2206-7, Reihe Ingenieurwissenschaften

Martina Deininger
Kopplung ein- und dreidimensionaler Strömungssimulationen in der Systemhydraulik

171 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2015), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Eine Methodik zur Kopplung einer dreidimensionalen (3D) mit einer eindimensionalen (1D) Strömungssimulation wird in dieser Arbeit entwickelt und validiert. Der Nutzen der 3D-1D-Kopplung liegt darin, dass relevante 3D-Effekte in eine 1D-Systemhydrauliksimulation eingebettet werden können. Dabei wird insbesondere das Rechengebiet mit 3D-Auflösung möglichst gering gehalten um den Rechenzeitvorteil der 1D-Modellierung zu nutzen. Auf diese Weise sind komplexe Systemhydrauliksimulationen unter Berücksichtigung der 3D-Strömungsphänomene in der Praxis möglich. Die Schwierigkeit dieser Kopplung liegt darin, dass am Übergang des 3D- in das 1D-Gebiet die nicht weiter aufgelösten 3D-Effekte Oszillationen und Reflexionen an der Schnittstelle erzeugen können.

In dieser Arbeit gelingt eine solche Kopplung durch die Kopplungsmethodik mit unstetigen Flüssen sowie lokal definierten Kopplungsvariablen. Die Anwendung der 3D-1D-Kopplung auf ein exemplarisches hydraulisches System zeigt das Potential der 3D-Fluss-Kopplung zur Co-Simulation von 3D-, 1D-CFD und Systemhydraulik im industriellen Umfeld.