CFDMethoden
CFD-Methoden umfassen numerische Verfahren zur Lösung von Fluiddynamikproblemen durch Diskretisierung der Navier-Stokes-Gleichungen, häufig in Richtung einer schnellen Lösung für Ingenieur- und Wissenschaftsanwendungen. Die drei am weitesten verbreiteten Diskretisierungskonzepte sind die Finite-Volumen-Methode (FVM), die Finite-Elemente-Methode (FEM) und die Finite-Differenzen-Methode (FDM). FVM beruht auf der Erhaltung der Flussgrößen über Kontrollvolumen hinweg und ist besonders in der Strömungs- und Wärmeübertragungstechnik verbreitet; FEM bietet aufgrund seiner Variationsformulierung große geometrische Flexibilität auf unstrukturierten Netzen; FDM ist einfach zu implementieren und wird häufig für Probleme in glatten, regelmäßigen Geometrien verwendet. Spektralmethoden liefern hohe Genauigkeit bei glatten Strömungen, insbesondere auf regelmäßigen Domänen.
Der zeitliche Verlauf kann explizit oder implizit erfolgen; steady-state-Modelle lösen die Zeitunabhängigkeit durch Iterationen, transiente Simulationen
Die Turbulenzmodellierung ist ein Kernbestandteil: RANS-Modelle wie k-ε oder k-ω eignen sich gut für Routine-Anwendungen; Large-Eddy-Simulation
Netzgenerierung und -qualität beeinflussen Ergebnisse stark; strukturierte Netze sind effizient, unstrukturierte oder polyhedrale Netze erhöhen die
CFD-Methoden finden Anwendung in Aerodynamik, Hydraulik, Wärmeübertragung und Prozessingenieurwesen. Validierung gegen Experimente, Benchmarking und Konvergenzstudien bleiben