Für numerische Strömungssimulationen werden am Institut für Strömungsmechanik folgende Programme eingesetzt:
TAU Der Strömungslöser Tau berechnet die kompressiblen dreidimensionalen Reynolds-gemittelten Navier-Stokes Gleichungen auf unstrukturierten Netzen. TAU wurde vom Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik des DLR entwickelt. Der Code rechnet auf Netzen mit Kombinationen verschiedener Zelltypen und vereint somit die Vorzüge regelmäßiger Netze im Bereich der Scherströmungen mit der flexiblen Netzgenerierung unstrukturierter Netze. Momentan werden als Zelltypen Hexaeder, Prismen, Pyramiden und Tetraeder unterstützt. Zur Beschleunigung der Rechnungen sind die Techniken der lokalen Zeitschritte, des Residuenglättens und eines Mehrgitterverfahrens implementiert. Um detaillierte Strömungsstrukturen effektiv aufzulösen, verfügt der Code über einen Adaptionsalgorithmus. Zur Turbulenzmodellierung stehen das Eingleichungsmodell von Spalart-Allmaras, das k-Omega Zweigleichungsmodell von Wilcox und das SST-Modell von Menter zur Verfügung. Das Programm kann sowohl auf skalaren als auch auf vektorisierten Computerarchitekturen verwendet werden.
- TAU Code des Instituts für Aerodynamik und Strömungstechnik des DLR
FLOWer Der Strömungslöser FLOWer ist ebenfalls vom Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik des DLR entwickelt worden. Das Programm löst die Reynolds-gemittelten Navier-Stokes-Gleichungen für die Knotenpunkte eines strukturierten Netzes für stationäre und instationäre Strömungen. Dabei sind zahlreiche Optionen für die Berücksichtigung der Bewegungen von Festkörpern und von Verformungen vorhanden. Mit Hilfe der im FLOWer-Code implementierten Chimera-Technologie ist es auch möglich, mehrere Netze relativ zueinander zu bewegen und die Strömungsgrößen für das gesamte Feld zu bestimmen. Es sind zahlreiche Turbulenzmodelle verfügbar.
- FLOWer Code des Instituts für Aerodynamik und Strömungstechnik des DLR
TRACE Der Strömungslöser TRACE ist ein Verfahren zur numerischen Lösung instationärer, dreidimensionaler Naver-Stokes Gleichungen. Dieses Verfahren wird vorwiegend für Turbomaschinenströmungen genutzt. Die Entwicklung des Verfahrens findet am Institut für Antriebstechnik des DLR in Köln statt.
-Link zum Institut für Antriebstechnik des DLR
(http://www.dlr.de/at)
HYDRA Das Simulationspaket HYDRA wird bei der Firma Rolls Royce in Derby (UK) entwickelt und beinhaltet einen Strömungslöser sowie mehrere Pre- und Post-Processing-Module. Das vorwiegende Einsatzgebiet von HYDRA sind Turbomaschinenströmungen.
NUMECA FINE/Turbo Das CFD-Programm FINE/Turbo der Firma NUMECA ermöglicht die Simulation von dreidimensionalen Strömungen in Turbomaschinen. Diese Berechnungen können entweder im Schaufelgitter oder auch in der rotierenden mehrstufigen Maschine durchgeführt werden. Dabei lassen sich die Eigenschaften realer Gase modellieren und charakteristische thermodynamische Effekte und Wärmeübergänge berücksichtigen. Die Lösung der (in)stationären Navier-Stokes-Gleichungen erfolgt in FINE/Turbo in integraler Form an diskreten Punkten. Grundlage sind dabei blockstrukturierte Netze. Diese werden mit Hilfe eines eigenen Programmpakets manuell oder automatisch erzeugt. Die Steuerung der physikalischen und numerischen Randbedingungen erfolgt über eine graphische Benutzeroberfläche. Je nach Anwendung und Reynoldszahlbereich kann aus einer Vielzahl von Turbulenzmodellen ausgewählt werden.
- NUMECA Ingenieurbüro (www.numeca.de)
FLUENT Der Strömungslöser FLUENT ist ein kommerzielles Programm, welches durch die Firma ANSYS vertrieben wird. Das Programm löst die Reynolds-gemittelten Navier-Stokes Gleichungen auf unstrukturierten wie strukturierten Netzen. Es können kompressible und inkompressible Strömungen mit oder ohne Wärmeübergang berechnet werden. Der Code verfügt über eine Reihe von Turbulenzmodellen für verschiedenste Anwendungsgebiete. Es sind sowohl stationäre als auch instationäre Rechnungen möglich.
- FLUENT der Firma ANSYS (www.ansys.com)
Xfoil Der XFOIL-Code wurde am MIT für die schnelle Analyse des Profilverhaltens in nichtviskoser Strömung und bei Strömungen mit viskosem Impulsaustausch entwickelt und berücksichtigt dabei insbesondere die Strömungseffekte, die bei mäßigen Reynoldszahlen auftreten, wie z.B. die Transition über eine laminare Ablöseblase. Das Strömungsfeld um ein Profil wird dabei im Bereich der Außenströmung mit Hilfe eines auf der Potentialtheorie basierenden Panel-Verfahrens und im Bereich der viskosen Strömung, der Grenzschicht, mit Hilfe eines Grenzschichtverfahrens nach der Integralmethode bestimmt.
Desweiteren ermöglicht das Programm sowohl den Mehrpunktentwurf eines kompletten Profils als auch die partielle Modifikation der Profilkontur. Dies kann entweder durch eine direkte Änderung der Profilgeometrie oder mit Hilfe der inversen Methode durch die Vorgabe einer gewünschten Druck- bzw. Geschwindigkeitsverteilung erzielt werden.
- XFOIL Code von Marc Drela (raphael.mit.edu/xfoil)
MISES Die Grundfunktionalitäten dieses Verfahrens entsprechen denen von Xfoil, mit dem Unterschied, dass MISES auf Turbomaschinenströmungen angewendet wird.