Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Strömungstechnik. Als Beispiele werden die Strömungen der Raketendüse, in einem Ölabscheider und Aerodynamik eines Tragflügels simuliert.
Die Zielsetzung dieser Arbeit ist, zunächst die Software zu erlernen und die Zuverlässigkeit des Programms zu testen. Dies erstreckt sich von der Vernetzung, die sinnvollen Aufbringung von Randbedingungen auf das zu berechnende Strömungsfeld, bis hin zur Berechnung und der anschließenden Darstellung der Ergebnisse. Die Geometrie wird allerdings erst in Pro-Engineer oder einem ähnlichen Programm erzeugt und dann in CFdesign importiert. Die Bedienung dieses Programms setzt also CAD-Kenntnisse voraus. Zur Validierung der numerischen Ergebnisse werden Handberechnungen durchgeführt und die beiden Ergebnisse miteinander verglichen. Um die Zuverlässigkeit der Handberechnungen zu gewährleisten, werden zusätzlich die qualitativen Lösungen aus der Literatur herangezogen.
Numerische Simulationen finden in den ingenieurwissenschaftlichen Bereichen immer mehr an Bedeutung, da sich die Leistungsfähigkeit bei gleichzeitiger Verbesserung der Softwarebedienung stetig steigert. Die im Rahmen der Arbeit angewandte Software CFdesign kann Berechnungen im Bereich der Strömungssimulation durchführen. Die Wirtschaftlichkeit der numerischen Berechnungen gegenüber zeit- und kostenaufwendigen Versuchen hat sich erheblich erhöht.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Grundlagen der Strömungslehre
- Kontinuum
- Stationäre und instationäre Strömungen
- Dichte und thermische Zustandsgleichung
- Thermische Zustandsänderung
- Schallgeschwindigkeit
- Die Mach-Zahl
- Kompressible und inkompressible Strömung
- Bilanzgleichungen
- Kontinuitätsgleichung
- Impulsgleichung
- Numerische Berechnungen
- Cfdesign
- Eingabe der Randbedingungen
- Vernetzung
- Auswahl des Mediums
- Fluid-Eigenschaften
- Start der Analyse
- Cfdesign
- Untersuchung einer Raketendüse
- Raketenantriebe
- Leistungsgrößen und Kennwertdefinition
- Auslegung einer Düse
- Analyse der Düse mit Cfdesign
- Handberechnungen
- Untersuchung eines Tragflügels
- Tragflügel-Theorie
- Druckverteilung am Tragflügel
- Bezeichnungen und Begriffe am Tragflügel
- Analyse unter Cfdesign
- Analyse der Strömungen im Behälter
- Auswahl des porösen Materials
- Ergebnisse
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Anwendung der Strömungsberechnungssoftware CFdesign zur Analyse verschiedener Strömungsphänomene. Ziel ist es, die Funktionsweise von CFdesign zu verstehen und die Software zur Simulation realer Strömungsprobleme einzusetzen. Dabei werden verschiedene Anwendungsbeispiele aus der Luft- und Raumfahrttechnik betrachtet, darunter die Untersuchung einer Raketendüse, eines Tragflügels und der Strömungen in einem Behälter.
- Grundlagen der Strömungslehre und deren Anwendung in der Praxis
- Anwendung von CFdesign für die numerische Simulation von Strömungen
- Analyse und Interpretation von CFD-Ergebnissen
- Vergleich von Simulationsergebnissen mit theoretischen Modellen und experimentellen Daten
- Anwendung von CFD-Techniken in der Luft- und Raumfahrttechnik
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einführung in die Grundlagen der Strömungslehre, wobei wichtige Konzepte wie Kontinuum, stationäre und instationäre Strömungen, sowie kompressible und inkompressible Strömungen behandelt werden. Anschließend wird die Software CFdesign vorgestellt und deren Funktionsweise erläutert, einschließlich der Eingabe von Randbedingungen, Vernetzung des Modells und der Analyse der Strömung.
In den folgenden Kapiteln werden verschiedene Anwendungsbeispiele von CFdesign behandelt. Kapitel 4 fokussiert auf die Untersuchung einer Raketendüse, wobei die Leistungsgrößen und Kennwertdefinitionen betrachtet werden. Kapitel 5 behandelt die Analyse eines Tragflügels, einschließlich der Tragflügel-Theorie und der Druckverteilung am Tragflügel. Schließlich wird in Kapitel 6 die Strömung in einem Behälter mit porösem Material untersucht.
Schlüsselwörter
Strömungsmechanik, CFD, CFdesign, Raketendüse, Tragflügel, Poröses Material, Strömungssimulation, numerische Berechnung, Randbedingungen, Vernetzung, Druckverteilung, Geschwindigkeitsverteilung, Temperaturverteilung, Dichteverteilung
- Arbeit zitieren
- Usman Butt (Autor:in), 2009, Strömungstechnik. Strömungsberechnung mit CFdesign, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/888916
