Title: Ebene turbulente Trennschichten zwischen ungestörten Parallelströmungen mit kleinen Geschwindigkeitsunterschieden
Language: Deutsch
Authors: Schmidt, Harald 
Qualification level: Doctoral
Advisor: Kluwick, Alfred
Assisting Advisor: Schneider, Wilhelm
Issue Date: 2004
Number of Pages: 61
Qualification level: Doctoral
Abstract: 
Konventionelle Methoden der Beschreibung der ebenen turbulenten Trennschicht führen zumindest an einem der beiden Ränder auf eine nicht verschwindende, konstante Quergeschwindigkeit. Daher werden Störungen in der die Trennschicht umgebenden Potentialströmung induziert. K. Mörwald hat festgestellt, dass keine Lösung für die zugehörige Potentialströmung existiert. Über ein analoges Problem der Nicht-Existenz einer Lösung der induzierten Zuströmung berichtet G.I. Taylor für den auftriebserzeugten turbulenten Freistrahl. In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, ob dieses Paradoxon auf gelöst werden kann, indem man nach Lösungen für die Trennschicht sucht, die auf beiden Seiten der Trennschicht kein Einströmen in die Querrichtung ergeben. Den Untersuchungen sind die Reynoldsschen Gleichungen zugrunde gelegt. Zwei verschiedene Turbulenzmodelle, nämlich ein Eingleichungsmodell und ein vereinfachtes Reynoldsspannungstransportmodell, werden auf ihre Tauglichkeit geprüft.
Um die Rechnung zu vereinfachen und die Interpretation der Ergebnisse zu erleichtern, wird eine reguläre asymptotische Entwicklung nach kleinen Unterschieden zwischen den Zuströmgeschwindigkeiten durchgeführt. Es stellt sich heraus , dass das Eingleichungsmodell ungeeignet ist, während das Reynoldsspannungstransportmodell Lösungen zulässt, wenn die empirischen Parameter eine bestimmte Bedingung erfüllen. Der Vergleich mit experimentellen Daten zeigt, dass nicht alle berechneten Größen mit den gemessenen in Einklang gebracht werden können. Auch die Betrachtung schwacher Abweichungen von der klassischen Ähnlichkeitsstruktur führt nicht zur Auflösung des Paradoxons, denn als einzig lösbarer Sonderfall ergibt sich die klassische Ähnlichkeitsstruktur.

As a result of conventional approaches for describing plane turbulent mixing layers, there are non-vanishing constant lateral velocity components at least at one edge of the mixing layer. This induces perturbations in the incident potential flow. However, as observed by K. Mörwald, a solution to this potential-flow problem does not exist. An analogous problem of non-existence of an induced flow solution has been observed previously by G. I. Taylor for plane turbulent plumes. In this work it is investigated whether it is possible to resolve the paradox by searching for mixing-layer solutions that are characterized by vanishing lateral velocities at both edges. The Reynolds-averaged equations of motion are taken as the basic equations, and two different turbulence models, i.e. an one-equation model and a simplified Reynolds-stress transport model, respectively, are tested for their suitability. To simplify the analysis, an asymptotic expansion in terms of small differences between the incident-flow velocities is performed. It turns out that the one-equation model is insufficient, whereas the Reynolds-stress transport model allows solutions provided a certain relationship between the empirical parameters is satisfied. The results of the analysis are compared with experimental data, showing not every physical component is in accordance. Furthermore the examination of weak deviations of the classical similar solution does not give a resolution to the problem, because the only solvable special case is the classical similar solution itsself.
Keywords: Strömung; Zwischenschicht; Turbulente Grenzschicht
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-11956
http://hdl.handle.net/20.500.12708/14297
Library ID: AC04266720
Organisation: E322 - Institut für Strömungslehre und Wärmeübertragung 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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