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Aerodynamische Umströmung einer Kugel: Visualisierung der dabei auftretenden Strömungsturbulenzen

In der Forschungsgruppe von Prof. Dr. Feuchter, aus dem Studienschwerpunkt Simulation im Studiengang Maschinenbau / Produktentwicklung und Simulation, untersuchen Studierende und Doktoranden mit modernen molekular-kinetischen Modellen der Gasmoleküle, sogenannten Lattice-Boltzmann Methoden, das Strömungsverhalten von komplexen Turbulenzstrukturen bei ausgewählten Problemstellungen der industriellen Entwicklung: „Beispielsweise können die damit gewonnen Einblicke im Bereich der Fahrzeugentwicklung benutzt werden, um das aerodynamische und aeroakustische Verhalten von Fahrzeugen zu verbessern“, so Professor Feuchter. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren ermöglichen derartige Computersimulationen tiefe Einblicke in die Mechanismen komplexer Turbulenzstrukturen und eröffnen neue Möglichkeiten zur Optimierung technischer Bauteile.

Turbulente Strömungsvorgänge sind bis heute ein physikalisches Rätsel und stellen eine der größten Herausforderungen für die numerische Strömungsmechanik dar. „Sie bestimmen den Strömungswiderstand von Körpern, die Gemischbildung bei Verbrennungsmotoren, den Auftrieb beim Tragflügel, Transportprozesse bei Innenkanalströmungen, den Wärme- und Stofftransport und viele andere wichtige Aspekte“, erklärt der Professor. Ein klassisches Anwendungsbeispiel und ein wichtiger Referenzfall der akademischen Forschung ist die aerodynamische Umströmung einer Kugel. Professor Feuchter und zeigt eine Visualisierung der dabei auftretenden Strömungsturbulenzen: „Diese strömungsmechanischen Strukturen bestimmen den Luftwiderstand, den Auftrieb, die Ablösepunkte und viele andere Strömungsgrößen.“