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Numerische Modellierung turbulenter Umströmungen von Gebäuden

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Lopez, S. D. (2002): Numerische Modellierung turbulenter Umströmungen von Gebäuden , PhD thesis, Bremen.
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Im Rahmen dieser Arbeit wurden mit Hilfe des mikroskaligen Modells MITRAS die Auswirkungenunterschiedlicher Turbulenzschliessungen auf die Berechnung der Umstr&ouml;mung von verschiedenenHindernissen untersucht. Das Ziel der Arbeit war es, eine f&uuml;r die hier angewandte, relativ grobe Modellaufl&ouml;sung am besten geeignete Turbulenzschliessung zu finden, wobei folgende drei Schliessungsgrundtypen verwendet wurden: dieSmagorinsky-, die Energie-Mischungsweg- und die Energie-Dissipations-Schliessung. Alle Schliessungstypenwurden in einer ein- und dreidimensionalen Modellversion implementiert. Die Ergebnisse der Modellsimulationen wurden mit Feld- und Windkanalmessungen verglichen.<p>Die Ergebnisse der Simulationen zeigten, dass unabh&auml;ngig von der gew&auml;hlten Schliessung die wesentlichen Charakteristiken des Str&ouml;mungsfeldes im Bereich von Hindernisse wie z.B. der im Lee entstehendeWirbel qualitativ im Einklang mit den Messungen wiedergegeben wurden. Bei gen&uuml;gend feiner Gitteraufl&ouml;sung konntenweitere Wirbel &uuml;ber und vor den Geb&auml;uden simuliert werden.<p>Die Details der Felder der Geschwindigkeit, der turbulenten kinetischen Energie und der Impulsfl&uuml;sse zeigen jedoch grosse Unterschiede abh&auml;ngig von der Parametrisierung der Fl&uuml;sse. Die in den einzelnen Schliessungen auftretenden Parameter wurden f&uuml;r die hier verwendete grobe Gitteraufl&ouml;sung neu bestimmt. Die optimalen Parameter der Energie-Dissipations-Schliessung sind unabh&auml;ngig vom Hindernistyp und entsprechen denjenigen von Launder et al. (1972).<p>Simulationen, welche mit der Energie-Dissipations-Schliessung durchgef&uuml;hrt wurden, zeigten im Luv der Hindernisse zu hohe Werte der turbulenten kinetischen Energie und des turbulenten Impulsflusses im Vergleich zu den Messungen. Die hohen Werte konnten durch geeignete Ver&auml;nderungen derEnergie-Dissipations-Schliessung korrigiert werden, ohne dass dadurch andere Bereiche beeinflusstwerden.<p>Vergleiche von Simulationsergebnissen und Messungen zeigten, dass ein modifizierterSchliessungsansatz nach Kato und Launder (1993) die beste &Uuml;bereinstimmung f&uuml;r die hier verwendeten Gitterabst&auml;nde liefert. Diese Schliessung wurde verwendet, um das Str&ouml;mungsfeld in einem bebauten Bereich zu simulieren.

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