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Natürlich wäre es am schönsten gewesen, wenn wir mit den soeben erlernten Mitteln richtige Strömungsprobleme numerisch hätten lösen können. Leider sind die Dinge dafür dann doch zu kompliziert. Um aber trotzdem einen Einblick in aktuelle Problemstellungen zu geben, stelle ich einige Datensätze zu Strömungsproblemen vor. Die sehr zeitaufwendigen Rechnungen dazu wurden zum Teil auf millionenschweren Supercomputern durchgeführt. Die folgenden drei Beispiele stammen aus Forschungsprojekten der DaimlerChrysler AG (Bilder 1 und 2) und dem Institut für Thermische Strömungsmaschinen der Universität Stuttgart (Bild 3).

Bild 1 (rechts): Simuliert wurden die Strömungsverhältnisse in einem Zylinder eines 4-Takt-Motors. Gerechnet und abgebildet wird nur eine von zwei spiegelbildlichen Hälften (eigentlich ist es ein Vierventiler). Dies ist eine Möglichkeit, den Rechenaufwand kleiner zu halten. Man geht dann davon aus, dass die Strömungsverhältnisse symmetrisch sind.

Auf dem Bild ist das Einlassventil geöffnet, so dass frisches Gemisch in den Zylinder einströmen kann. Das Auslassventil ist geschlossen, wir sehen also einen Zustand während des Ansaugtaktes. Die helle Fläche im Zylinder trennt frisches von bereits verbranntem Gemisch. Im Weiteren würde man untersuchen, ob das verbrannte Gemisch komplett ausgespült wird und wie gut das frische durchwirbelt wird. Die Striche (Partikelbahnen) zeigen Wege von Strömungspartikeln seit dem Öffnen des Einlassventils.

Bild 2: Berechnet wurden die Strömungsverhältnisse im Innenraum eines Fahrzeugs. Zu untersuchen war dabei, wie sich Temperaturveränderungen aus der Klimaanlage auf das Wohlbefinden des Fahrers auswirken. An den Partikelbahnen sieht man sehr schön, dass es vor dem Fahrer sehr turbulent zugeht.

Bild 3: Die dunklen Flächen stellen (quer angeschnittene) Blätter von Schaufelrädern einer Turbine dar. Man sieht nur Teile von 3 Schaufelrädern, wobei die beiden äußeren feststehen (Statoren) und das mittlere sich bewegt (der Rotor, dies wird auch numerisch simuliert!). Die weißen Flächen sind Teile der Isofläche zu einem bestimmten Druckwert. Auf einer Schnittfläche durch das Berechnungsgebiet ist das Vektorfeld der Strömung dargestellt. Die Druckverhältnisse in einer Turbine müssen gut verstanden sein, damit die Turbinenblätter der Belastung durch das durchströmende Gas oder Wasser standhalten können.

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