Direkte Numerische Simulation gemischter Konvektion in idealisierten Räumen

Abstract

Ziel ist die grundlegende Untersuchung des Strömungsverhaltens und der Wärmeübertragung von Raumluftströmungen. Die dabei auftretende turbulente (Misch-) konvektion wird für unterschiedlich idealisierte Geometrien mit Hilfe von Direkten Numerischen Simulationen (DNS) analysiert. Dabei wird die Rayleigh-Bénard Konvektion als einfachstes Modell für eine Raumluftströmung in länglichen, quaderförmigen Zellen untersucht. Diese Untersuchungen dienen der grundlegenden Analyse des Einflusses der thermischen Plumes und periodischer Ränder in Längsrichtung. Die Ergebnisse zeigen, dass die Stirnwände zu einer vergrößerten Wärmeübertragung führen und die thermischen Plumes mit steigender Rayleigh-Zahl zunehmend mehr Wärme übertragen, während sich das Verhalten der Temperatur in der Durchmischungszone zunehmend dem eines passiven Skalars nähert. Die gemischte Konvektion wird in einem idealisierten Raum mit diskreten Wärmequellen und Lufteinlässen unter der Decke und –auslässen über dem Boden in Anlehnung an eine Passagierkabine untersucht.