Apl. Prof. Dr.-Ing. Ulrich Rist                                                              SS 2012

Grenzschichttheorie

Termine:

(V=Vorlesung, Ü=Übung)

18.4	20.4.	25.4.	27.4.	2.5.	4.5.	9.5.	11.5.	16.5.	23.5.
V	V	Ü	V	V	Ü	V	Ü	V	V
25.5.	6.6.	13.6.	15.6.	20.6.	22.6.	27.6.	29.6.	4.7.	6.7.
Ü	V	Ü	V	V	Ü	V	Ü	V	Ü
11.7.	13.7.	18.7.
V	V	V/Ü

Gliederung

1. Einleitung

2. Analytische Lösungen der Navier-Stokes-Gleichungen

2.1. Die ebene Couette-Strömung

2.2. Die kompressible Couette-Strömung

2.3. Die ebene Kanalströmung (Poiseuille)

2.4. weitere exakte Lösungen mit Grenzschichtcharakter

3. Näherungslösungen der Navier-Stokes-Gleichungen

3.1. Die Grenzschichtgleichungen

3.2. Integrale Betrachtungen

4. Laminare Grenzschichten

4.1. Die Blasius-Grenzschicht

4.2. Die kompressible Plattengrenzschicht

4.3. Keilströmungen nach Falkner-Skan

4.4. Die Howarth-Strömung

5. Turbulente Grenzschichten

5.1. Grundlagen

5.2. Die turbulente Plattengrenzschicht

5.3. Grenzschichtdicken und Reibungsbeiwerte der turbulenten Plattengrenzschicht

6. Der laminar-turbulente Umschlag (Übergang, Transition)

6.1. äußere Einflüsse

6.2. Transitionsmechanismen

6.3. Lineare (Primär-)Instabilität von Grenzschicht-Strömungen

6.3.1. Grundlagen

6.3.2. Wandtemperatureinfluss, Machzahleinfluss

6.3.3. Rezeptivität/Rauigkeitseinfluss

6.4. Sekundärinstabilität und Zusammenbruch

6.5. Transitionsvorhersage

7. Grenzschichtberechnung für beliebiges U_e(x)

7.1. Integralverfahren

7.2. Finite-Differenzen-Verfahren

8. Turbulenzmodellierung

8.1. Das Baldwin-Lomax-Modell

8.2. Das k-e-Modell

9. 3-D Grenzschichten

9.1. Rotationssymmetrische Grenzschichten

9.2. Schiebewinkeleinfluss (Falkner-Skan-Cooke)

10. Grenzschichtbeeinflussung

empfehlenswerte Literatur

Grundlagen:

John D. Anderson, Jr.: Fundamentals of Aerodynamics, McGraw-Hill, 2001

John D. Anderson, Jr.: Introduction to Flight, McGraw-Hill, 2004

Frank M. White: Viscous Fluid Flow, McGraw-Hill, 1974

Hermann Schlichting: Grenzschichttheorie, G. Braun, Karlsruhe, 1982

Hermann Schlichting: Boundary Layer Theory, McGraw-Hill, 1979

Hermann Schlichting, Klaus Gersten: Grenzschicht-Theorie, Springer-Verlag, 9. völlig neu bearbeitete und erweiterte Auflage, 2005, bzw. die engl. Version: Boundary Layer Theory

D.C. Wilcox: Turbulence Modelling for CFD, DCW Industries, La Canada CA, 1998

ergänzende Literatur:

T. Cebeci, A.M.O. Smith: Analysis of Turbulent Boundary Layers, Academic Press, New York

P.J. Schmidt, D.S. Henningson, Stability and Transition in Shear Flows, Springer-Verlag, Applied Mathematical Sciences, Vol. 142, 2001

S.J. Kline, B.J. Cantwell and G.M. Lilley, (eds.), The 1980-81 AFOSR-HTTM-Stanford Conference on Complex Turbulent Flows, Mech. Eng. Dept., Stanford University, 1981

B.S. Baldwin, H. Lomax, Thin Layer Approximation and Algebraic Model for Separated Turbulent Flows, AIAA-Paper 78-257, 1978

H. Myong, N. Kasagi: A new Approach to the Improvement of k-e Turbulence Model for Wall Bounded Flows, JSME Internat. Journal, Serie 2, 33, No. 1, pp. 63-72, 1990

Mohammed Gad-el-Hak: Flow Control: Passive, Active, and Reactive Flow Management, Cambridge University Press, London, 2000