Masterarbeit (abgeschlossen)

Lena Vorspel

Zur Netzabhängigkeit bei der numerischen Simulation von Staubausbreitungen in der Windströmung um Gebäude – Diskretisierungsfehlerbestimmung mittels Richardson Extrapolation

Für die Anwendung numerischer Strömungsberechnungen im Windingenieurwesen ist insbesondere die Vertrauenswürdigkeit und Qualität der Berechnungsergebnisse eine zentrale Notwendigkeit. Neben einer Validierung der numerischen Ergebnisse und einer Verifizierung des Codes ist die Untersuchung der räumlichen Diskretisierungsfehler von großer Bedeutung. Sie tragen als eine Hauptquelle zum numerischen Fehler in einer Simulation bei und haben damit einen großen Einfluss auf die Ergebnisse. Je feiner die räumliche Diskretisierung und somit das Rechengitter ist, desto genauer kann i. A. ein Strömungsgeschehen aufgelöst und berechnet werden. Allerdings muss auch die Wirtschaftlichkeit der Berechnungen betrachtet werden, so dass nicht beliebig feine Gitter realisiert werden können.

Zur Untersuchung des Gittereinflusses auf die errechneten Konzentrationen im Transmissionsraum und in direkter Gebäudeumgebung soll die Umströmung dreier vereinfachter Gebäudegeometrien in turbulenter Strömung modelliert werden. Zur Bestimmung des räumlichen Diskretisierungsfehlers ist die Methode der verallgemeinerten Richardson-Extrapolation anzuwenden. Es sind für alle drei Untersuchungsfälle je drei Rechengitter in unterschiedlicher räumlicher Auflösung zu erstellen. Unter Verwendung gegebener Randbedingungen sind RANS-Simulationen durchzuführen, was einer zeitlichen Mittelung entspricht. Für ausgewählte Messachsen/-punkte sollen die Strömungs- und Transportgrößen in Abhängigkeit der Gitter sowie die Fehlerbereiche der Konzentrationswerte argestellt werden. Auf Basis der Ergebnisse ist eine Empfehlung für die Gitter-Wahl für jeden Untersuchungsfall zu formulieren.