Die Wahl eines Turbulenzmodells ist keine Vorliebe, sondern eine Ingenieurentscheidung, und die Begründung gehört schriftlich festgehalten [1] [2].
Der Entscheidungsweg
Löst die Strömung ab? Wird Ablösung erwartet — Diffusor, Spiralzunge, Schaufelnachlauf, plötzliche Querschnittserweiterung — ist k-ω SST spürbar besser. Unter einem ungünstigen Druckgradienten sagt k-ε die Ablösung zu spät voraus oder verfehlt sie ganz.
Ist die Strömung weitgehend wandparallel und anliegend? Lange Rohre, Kanäle, der anliegende Bereich einer Außenströmung — dort genügt k-ε und konvergiert zudem billiger.
Strömungsmaschinen? k-ω SST ist die Standardwahl; das Grenzschichtverhalten an der Schaufeloberfläche bestimmt das Ergebnis unmittelbar.
Spielt die Transition eine Rolle? Bei niedrigen Reynolds-Zahlen, wo der laminar-turbulente Transitionsbereich den Widerstand festlegt, wird ein Transitionsmodell wie γ-Reθ gebraucht.
Der Zusammenhang mit y+
Die Modellwahl diktiert die Netzanforderung:
- Mit Wandfunktionen bleiben Sie im Bereich y+ ≈ 30–300
- Wandaufgelöste Modellierung (wo SST seine Stärke ausspielt) verlangt y+ < 1
Das richtige Modell mit dem falschen y+ ist nicht das richtige Modell. SST zu wählen und bei y+ = 50 zu rechnen, verschenkt genau den wandnahen Vorteil, wegen dessen Sie es ausgewählt haben.
Was in den Bericht gehört
Das gewählte Modell, der Grund für die Wahl, die resultierende y+-Verteilung (Mittelwert und Maximum) und wie die Wandbehandlung gehandhabt wurde. Drei Sätze genügen — aber diese drei Sätze müssen dastehen.
Referenzen
- Menter, F. R. (1994). Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA Journal, 32(8), 1598–1605. DOI: 10.2514/3.12149
- Launder, B. E. & Spalding, D. B. (1974). The numerical computation of turbulent flows. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 3(2), 269–289. DOI: 10.1016/0045-7825(74)90029-2
- Langtry, R. B. & Menter, F. R. (2009). Correlation-based transition modeling for unstructured parallelized computational fluid dynamics codes. AIAA Journal, 47(12), 2894–2906. DOI: 10.2514/1.42362