next up previous contents
Next: Parallelisierung Up: Turbulenzsimulation auf Parallelrechnern Previous: Turbulenzsimulation auf Parallelrechnern

Modellbildung

Die Strömungsgrößen, wie Geschwindigkeiten, Temperatur und Druck, ergeben sich bei der Simulation aus der Lösung der inkompressiblen Navier-Stokes- und Energiegleichungen, einem komplexen System von Differentialgleichungen, welches mit numerischen Verfahren näherungsweise gelöst wird. Die Größen sind auf einem dreidimensionalen Gitter definiert, welches das quaderförmige Simulationsgebiet gleichmäßig bedeckt. Der Grad der Übereinstimmung der Simulation mit atmosphärischen Strömungen hängt dabei, ein korrektes Verfahren zur Integration der Differentialgleichungen vorausgesetzt, im wesentlichen von der Anzahl der Gitterpunkte ab. Diese wiederum ist durch die Rechenleistung und Speicherkapazität des zur Simulation benutzten Computers beschränkt.

Die Lösung des expliziten Teils der Navier-Stokes-Gleichung erfolgt durch einen Adams-Bashforth-Schritt. Dies ist ein Finite-Differenzen-Verfahren zweiter Ordnung. In einer anschließenden Druckkorrektur wird der Druck als Lösung einer Poisson-Gleichung berechnet, und die Geschwindigkeitsfelder werden damit korrigiert. Die Auswertung der Strömungsgrößen erfolgt statistisch und spektral. Nach Transformation der Daten in den Fourier-Raum werden die Energie- und Dissipationsspektren erstellt.



Webmaster <www@zpr.uni-koeln.de>, 7. Apr. 1997