Aufgabenstellung

Am Institut für Thermische Turbomaschinen (ITS) werden seit mehreren Jahren numerische Simulationen von Mehrphasenströmungen unter Einsatz der gitterfreien Smoothed-Particle-Hydrodynamics-(SPH)-Methode durchgeführt. Dabei kommt der eigens entwickelte Forschungscode turboSPH zur Anwendung, der speziell auf die Analyse der Kraftstoffzerstäubung in Flugtriebwerksbrennkammern ausgerichtet ist. Dieser physikalisch komplexe Vorgang wird maßgeblich von der Turbulenz der Strömung beeinflusst, was besondere Herausforderungen an die numerische Modellierung stellt.

Ein oft geäußerter Kritikpunkt an der SPH-Methode ist ihre begrenzte Fähigkeit, die Charakteristika turbulenter Strömungen adäquat zu erfassen. In einer früheren Arbeit am ITS wurde jedoch ein Ansatz entwickelt, der die SPH-Methode in den Kontext der Grobstruktursimulation (LES) einordnet. Auf diese Weise konnte die grundsätzliche Eignung der SPH-Methode zur Vorhersage turbulenter Strömungen nachgewiesen werden, wobei der Nachweis bisher auf einfache Testfälle wie die abgebildete Kolmogorov-Strömung beschränkt blieb.

Ziel dieser Masterarbeit ist es, auf diesen Ergebnissen aufzubauen und die Anwendung der SPH-Methode auf komplexere turbulente Strömungen zu untersuchen.

Diese Arbeit bietet die Möglichkeit, vertiefte Kenntnisse in der Strömungsmechanik und der Entwicklung neuartiger Simulationsmethoden zu erwerben.