Das Buch bietet eine Einführung in das Grundwissen und die Techniken der numerischen Behandlung strömungsmechanischer Fragestellungen im Bereich des Maschinenbaus. Es vermittelt Grundwissen der eindimensionalen Stromfadentheorie und führt systematisch in die numerische Behandlung realistischer dreidimensionaler Probleme ein. Vier Beispiele zeigen die typischen Fragestellungen und Lösungsansätze. Grundgleichungen, Diskretisierungsmethoden und numerische Methoden werden erläutert. Zum Verständnis sind nur geringe mathematische Vorkenntnisse erforderlich. Numerische Techniken zur Geometriedefinition, Netzgenerierung, Fehlerbehandlung und Effizienzsteigerung werden erläutert. Das Buch eignet sich als Begleitliteratur zu Grundvorlesungen Strömungsmechanik. Für Studenten.
Inhalt
1 Einführung.- 2 Strömungsprobleme.- 2.1 Luftfahrt.- 2.2 Kraftfahrzeugtechnik.- 2.3 Strömungsmaschinen.- 2.4 Strömungen mit Wärmeübergang.- 3 Grundgleichungen der Strömungsmechanik.- 3.1 Hierarchie der Grundgleichungen.- 3.2 Navier-Stokes Gleichungen.- 3.3 Reynoldsgleichungen.- 3.4 Störungs-Differentialgleichungen.- 3.5 Auswahl der Grundgleichungen.- 4 Diskretisierung.- 4.1 Grundlagen.- 4.2 Konvergenz, Konsistenz und Stabilität.- 4.3 Methoden zur Netzgenerierung.- 5 Numerische Lösungsmethoden.- 5.1 Finite-Differenzen Methoden (FDM).- 5.2 Finite-Volumen Methoden (FVM).- 5.3 Finite-Elemente Methoden (FEM).- 5.4 Spektralmethoden (SM).- 6 Rechnerarchitekturen und Rechentechnik.- 6.1 Rechnerarchitekturen.- 6.2 Programmierung von Vektorrechnern.- 6.3 Programmierung von Parallelrechnern.- 7 Beispiel-Lösungen und Lösungsansätze.- 7.1 Flugzeugtragflügel.- 7.2 Kraftfahrzeugumströmung.- 7.3 Verdichtergitter.- 7.4 Konvektionsströmung.- 8 Anhang.- 8.1 Programmkonzept.- 8.2 Programmbeispiele.- 8.3 Computerfilm.- Ausgewählte Literatur.- Sachwortverzeichnis.