Publikationen

Schuster, Roland; Henning, Arne; Wagner, Claus
Towards the assessment of the noise level time-history for ground based transportation. - In: Implementing noise control technology, (2015), S. 1012-1023

Kaiser, Robert;
Wärmestromverteilung in turbulenter Rayleigh-Bénard Konvektion, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: XIV, 110 S., 79,06 MB) Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2015

In der vorliegenden Dissertation wurde der lokale Wärmestrom an der Heizplatte mit einer neuartigen Messtechnik im Bereich der Rayleigh-Bénard Konvektion für verschiedene thermische Randbedingungen in unterschiedlichen Geometrien erforscht. Unter Verwendung einer Wärmebildkamera, mit einer hohen Datenrate (30 fps) und einer hohen Auflösung (640 px x 480 px) konnte die Wandwärmestromdichte an der Grenzfläche zwischen einem Festkörper und einem Fluid bestimmt werden. In einer schlanken rechteckigen Konvektionszelle (Höhe 2.5 m, Länge 2.5 m, Breit 0.65 m) wurde der lokale konvektive Wärmetransport für 1.36e10≤Ra≤5.45e10 untersucht. Innerhalb dieser Konvektionszelle ist die großskalige Wirbelstruktur in eine Raumrichtung fixiert. Die Messungen ergaben eine inhomogene Verteilung der mittleren Wandwärmestromdichte, wobei eine Variation von bis zu 37% bezüglich des globalen Wärmestromes festgestellt wurde. Auf Grundlage dessen wurde der lokale Wandwärmestrom in drei Teilregionen (Prallströmung, Zentrum und Eckströmung) untergliedert und die lokale Skalierung der Wandwärmestromdichte in Abhängigkeit von der Rayleigh-Zahl berechnet. In einer zylindrischen Geometrie mit [Gamma]=1.13 wurde für 1e11≤Ra≤8e11 die Dynamik einer dreidimensionalen Konvektionsströmung erforscht. In Übereinstimmung mit den Ergebnissen des quasi-zweidimensionalen Falls variiert der zeitgemittelte lokale Wandwärmestrom um bis zu 30% im Vergleich zu dem globalen Wärmestrom. Die Hauptebene der großskaligen Wirbelstruktur oszillierte dabei um ±90&ring;, wobei eine Homogenisierung des lokalen Wandwärmestromes im Zentrum zu beobachten war. Weiterhin wurde eine Erhöhung des Wandwärmestromes im Bereich der Seitenwand festgestellt, die eine Verteilung in azimutaler Richtung aufweist. Der Einfluss der Seitenwand auf den globalen Wärmetransport wurde in einem Bereich von 1.13<[Gamma]<4 untersucht. Die Analyse bei einer konstanten Rayleigh-Zahl offenbarte eine signifikante Änderung des globalen Wärmestromes von bis zu 35%. Ein entscheidender Mechanismus stellt der Zerfall der großskaligen Wirbelstruktur bei [Gamma]=1.65 dar. Diese Tatsache verdeutlicht, dass ein Konvektionsexperiment mit [Gamma]=1 nicht die theoretischen Wärmetransportmodelle für eine horizontal unendlich ausgedehnte Fluidschicht verifizieren kann.

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Haff, Johannes;
A comparative study of engineering tools in heavy vehicle aerodynamics, 2015. - Online-Ressource (PDF-Datei: XIV, 132 S., 339,78 MB) Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2015

Die Sattelzugkonfiguration ist insbesondere aufgrund der hohen Flexibilität und Verfügbarkeit der Hauptverkehrsträger für den Warengütertransport in Europa. Gekennzeichnet durch einen hohen spezifischen Energieverbrauch, bieten Maßnahmen zur Reduzierung des aerodynamischen Widerstands ein erhebliches Potential zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von Sattelzügen. Untersuchungen im Bereich der Nutzfahrzeugaerodynamik machen allerdings die Anwendung anspruchsvoller experimenteller und numerischer Methoden erforderlich. Das wesentliche Ziel dieser Arbeit ist es, einige dieser Methoden hinsichtlich ihrer Praktikabilität und Vorhersagbarkeit für die Entwicklung widerstandsreduzierender Maßnahmen im Nutzfahrzeugbereich zu verifizieren. Als Grundlage für die Untersuchungen dient eine im Rahmen von Windkanalmessungen eruierte Modellkonfiguration mit einer Unterbodenvollverkleidung und einem Heckdiffusor. Neben einer gemessenen Reduzierung des aerodynamischen Gesamtwiderstands von bis zu 3,3%, liefern die Experimente unter Anwendung modernster Strömungsmesstechniken wesentliche Erkenntnisse über die induzierten strömungsphysikalischen Effekte, welche eine Widerstandsreduktion bewirken. Die Berechnung des Gesamtströmungsfeldes, durch Lösen der Reynolds-gemittelten Navier-Stokes Gleichungen unter Vorgabe der Randbedingungen im Windkanalexperiment, liefert zusätzliche Erkenntnisse zur Klärung der genauen Wirkungsweise der untersuchten Modellmodifikationen. Dadurch kann die aus den Experimenten gewonnene Erkenntnis, dass diffusorinduzierte Strömungsstrukturen den Basisdruck am Heck des Aufliegers erhöhen, bestätigt werden. Ein weiterer wesentlicher Aspekt im Bereich der Fahrzeugaerodynamik ist die Berücksichtigung der unter realen Strömungsbedingungen vorhandenen Relativbewegung zwischen Fahrzeug und Fahrbahn, welcher im Rahmen der durchgeführten Simulationen ebenfalls untersucht wurde. Dabei wird eine verringerte Wirkung der Unterbodenmodifikationen unter realen Bodenrandbedingungen nachgewiesen. Zur Ermittlung des Einflusses der Randbedingungen von Windkanalmessungen auf die Strömungsvorgänge eines Sattelzugs unter realen Anströmbedingungen und zur Identifizierung der Unterschiede in den jeweiligen berechneten und gemessenen Strömungsfeldern dienen Messergebnisse aus einem Fahrversuch. Insgesamt leistet die vorliegende Arbeit einen Beitrag zum besseren Verständnis der instationären Strömungsvorgänge im Ablösegebiet hinter stumpfen Körpern und liefert einen genaueren Einblick in die Übertragbarkeit von Strömungsfelddaten aus skalierten Modellmessungen und numerischen Simulationen auf die Realität.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=26088

Kin, Natalia; Deiterding, Ralf; Wagner, Claus
Hochauflösende Simulation der seitlichen Umströmung eines generischen Modells eines Hochgeschwindigkeitszuges. - In: Jahresbericht 2014 zum 19. DGLR-Fach-Symposium der STAB, 4. - 5. November 2014, München, (2014), S. 210-211

Kath, Christian; Wagner, Claus
Highly resolved simulations of turbulent mixed convection in a vertical plane channel. - In: Jahresbericht 2014 zum 19. DGLR-Fach-Symposium der STAB, 4. - 5. November 2014, München, (2014), S. 136-137