Euler-Lagrange

Entwicklung eines numerischen Verfahrens zur Vorhersage der hydrodynamischen Kavitationserosion

Status

laufend

Beteiligte Wissenschaftler

Prof. Dr.-Ing. Bettar Ould el Moctar
Andreas Peters M.Sc.
Dr.-Ing. Udo Lantermann

Projektbeschreibung

Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung numerischer Verfahren zur genaueren Vorhersage von kavitationsinduzierter Erosion. Hierzu werden zunächst sowohl ein Euler-Euler-, als auch ein Euler-Lagrange-Verfahren mit zusätzlichen Termen und Gleichungen zur Beschreibung der Blasendynamik erweitert. Anschließend werden beide Verfahren zwecks genauerer Vorhersage des Blasenverhaltens mehr-Wege-gekoppelt. Abbildung 1 zeigt die Simulation von Kavitation an einem Tragflügelprofil mit dem Euler-Lagrange-Verfahren. Um den Rechenaufwand zu reduzieren, werden im Hinblick auf die Kavitationserosion relevante Detektionsbereiche im Strömungsfeld ermittelt, an deren Rändern die Kopplung erfolgt. In vorherigen Arbeiten konnte bereits ein Verfahren entwickelt werden, welches die qualitative Vorhersage von Kavitationserosion ermöglicht. Das neue Modell soll mit Hilfe der zusätzlich gewonnenen Erkenntnisse aus kavitierender Strömung, Blasendynamik und –transport, erosionsgefährdete Bereiche an der Strukturoberfläche identifizieren und eine Abschätzung der Schädigungsraten verschiedener Werkstoffe ermöglichen. Die Validierung der entwickelten Verfahren erfolgt anhand von Versuchsdaten aus vorherigen Forschungsvorhaben und aus der Literatur. Das gekoppelte Verfahren soll zur Vorhersage von Kavitationserosion für schiffstechnische Problemstellungen angewendet werden.

Dfgpeters
Abbildung 1: Einzelne, diskrete Kavitationsblasen an einem Tragflügelprofil. Simulation mittels Euler-Lagrange-Verfahren

Förderung

 

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Veröffentlichungen