Numerische Strömungssimulation
Numerische Simulationen bieten uns die Möglichkeit, Strömungen virtuell am Computer zu untersuchen. Durch den Einsatz von auf den Anwendungsfall zugeschnittenen Methoden und Modellen und mit Hilfe moderner Hochleistungsrechner liefern die Simulationen genaue Einblicke in die Vorgänge innerhalb der Strömung.
Neben Grundlagenforschung an Turbulenz in generischen Konfigurationen (Kanal- und Rohrströmung, Konvektionszellen) liegt das Hauptaugenmerk unserer Forschung auf der Innenraumbelüftung und Umströmung von Fahrzeugen.
Im Bereich der Fahrzeugumströmung untersuchen wir beispielsweise Zuggeometrien, die einen geringen Strömungswiderstand bei gleichzeitig hoher Seitenwindstabilität bieten. Dafür werden die komplexen instationären Vorgänge von realen Anströmbedingungen in der Simulation abgebildet und ihre Auswirkungen auf den Zug analysiert. Basierend auf diesen Ergebnissen kann dann die Fahrzeugform numerisch optimiert werden.
Im Fahrzeuginnenraum bestimmen die Wechselwirkungen zwischen Belüftungssystemen, Körperwärme und Umweltbedingungen die Luftströmung. Diese Interaktionen müssen durch angepasste Berechnungsmethoden abgebildet werden, um die Innenraumströmung zu simulieren.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet ist hier die Vorhersage der Ausbreitung von Aerosolen. Durch die Kopplung der Strömung an virtuelle Partikel können deren Pfade durch die Kabine berechnet werden. Die Berechnung ganzer Aerosolwolken kann so beispielsweise die Abschätzung von Infektionsrisiken unterstützen oder die idealen Positionen für Rauchmelder ermitteln.
Neben rein numerischen Untersuchungen bilden wir in enger Zusammenarbeit mit den experimentell ausgerichteten Gruppen in unserer Abteilung konkrete Versuchsaufbauten nach. So können wir die gemessenen Daten durch numerische Ergebnisse ergänzen, zum Beispiel an Stellen, die messtechnisch nur schwer zugänglich sind. Gleichzeitig dienen die Messungen als Referenz für die fortlaufende Validierung und Weiterentwicklung unserer numerischen Methoden.