Efficient Simulation of Thermochemical Nonequilibrium Flows using Highly-Resolved H-Adapted Grids

Lingua: inglese

Editore: Cuvillier Jul 2014, 2014

3954047551 / 9783954047550

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This item is printed on demand - Print on Demand Titel. Neuware -Accurate and easy to handle simulation tools are needed for the design and development of future space transportation systems. The simulation of hypersonic flow fields in thermochemical nonequilibrium is a challenging task, as a variety of flow features on various time and length scales needs to be properly resolved.With this purpose in mind, a general CFD solver framework is developed in this doctoral thesis. It combines the multiscale-based grid adaptation with the necessary physical models and numerical methods for the simulation of arbitrary reaction models in thermochemical nonequilibrium. The developed tools and methods are incorporated into the QUADFLOW solver, an integrated concept of grid generation, grid adaptation and finite-volume flow solver.The modified QUADFLOW solver is then applied to pertinent applications. The injection of various cooling gases into a supersonic boundary layer demonstrates the versatility of the QUADFLOW solver at the example of a low enthalpy configuration. The simulated high-enthalpy Edney type IV and type VII shock-shock interactions represent a complex and challenging flow configuration. A high resolution of the vortex structures in the inner flow field and of the boundary layer is achieved at the same time.Für die Auslegung und Entwicklung zukünftiger Raumtransportsysteme werden Simulationslösungen benötigt, die präzise und einfach in der Handhabung sind. Die Simulation hypersonischer Strömungen im chemischen und thermischen Nichtgleichgewicht ist eine anspruchsvolle Aufgabe, da eine Vielzahl von Strömungseffekten auf verschiedenen Zeit- und Längenskalen aufgelöst werden muss.In der vorliegenden Dissertation wird eine speziell für diese Aufgabe optimierte CFD Simulationslösung entwickelt. Hierzu wird eine multiskalen-basierte Gitteradaption mit den notwendigen physikalischen Modellen und numerischen Methoden kombiniert dieerforderlich sind, um beliebige Reaktionsmodelle im chemischen und thermischen Nichtgleichgewicht zu simulieren. Die entwickelten Modelle und Methoden werden in QUADFLOW implementiert, einer integrierten Simulationslösung bestehend aus Gittergenerierung, Gitteradaption und Finite-Volumen Strömungslöser.Die modifizierte QUADFLOW Simulationslösung wird im Anschluss zur Simulation einschlägiger Anwendungsbeispiele eingesetzt. Die Kühlgaseinspritzung verschiedener Gase in eine Überschallgrenzschicht demonstriert eindrucksvoll die Vielseitigkeit von QUADFLOW am Beispiel einer Konfiguration mit geringer Enthalpie. Die simulierten Edney Typ IV und Typ VIIStoß-Stoß Interaktionen stellen komplexe und anspruchsvolle Konfigurationen mit hoher Enthalpie dar. In diesem Fall konnte eine hohe Auflösung sowohl der Wirbelstrukturen im inneren Strömungsfeld als auch der Grenzschicht erzielt werden. 234 pp. Englisch.

Codice articolo 9783954047550

Dati bibliografici

Titolo
Efficient Simulation of Thermochemical Nonequilibrium Flows using Highly-Resolved H-Adapted Grids
Autore
Christian Windisch
Editore
Cuvillier Jul 2014
Anno di pubblicazione
2014
Condizione
Neu
Rilegatura
Taschenbuch
Lingua
inglese
ISBN 10
3954047551
ISBN 13
9783954047550
Peso dell'articolo
309 grammi
Dimensioni
210x148x13 mm

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Emtmannsberg, BAYE, Germania

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