Lattice-Boltzmann-Berechnungen von gittergenerierter Turbulenz

Grid-generated turbulence was examined numerically via direct numerical simulations employing the lattice Boltzmann BGK method. A 3D flow solver developed at LSTM Erlangen, written in Fortran and optimized for vector-parallel supercomputers and commodity clusters, was employed for the predictions. The computations presented in this work were carried out partly at the High Performance Computing Center in Stuttgart (HLRS) and partly at the Leibniz Rechenzentrum in Munich (HLRB). The main scientific motivations for this work were to address the lateral inhomogeneity of turbulent quantities in grid turbulence, the decay laws of the turbulent kinetic energy, the decay laws of the turbulent dissipation rate and the Reynolds stress and dissipation tensor anisotropies. These issues were studied in terms of their Reynolds number dependence and also their grid porosity dependence in an intermeadiate Reynolds number range. For this purpose, direct numerical simulations were conducted at mesh-based Reynolds numbers Re_M=1400 and Re_M=2100 and for grid porosities 53%,64%,72%,82%.Gittergenerierte Turbulenz wurde mittels der Lattice Boltzmann BGK Methode numerisch untersucht. Für die Berechnungen wurde ein 3D-Strömungslöser eingesetzt, der am LSTM Erlangen entwickelt, in Fortran geschrieben und für Vector-Parallel-Supercomputer und Commodity-Cluster optimiert wurde. Die in der vorliegenden Arbeit präsentierten Simulationen wurden teils am Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLSR) und teils am Leibnitz Rechenzentrum München (HLRB) durchgeführt. Die wesentliche wissenschaftliche Motivationen dieser Arbeit waren auf die laterale Inhomogenität von turbulenten Grössen, die Potenzgesetze für das Abklingen von turbulenter kinetischer Energie und turbulenter Dissipationsrate sowie die Anisotropien des Reynoldsspannungstensors und Dissipationstensors einzugehen. Diese wurden im Bereich moderater Reynoldszahlen bezüglich ihren Reynoldszahl- und Gitterporositatsabhängigkeiten untersucht. Zu diesem Zweck wurden direkte numerische Simulationen aufgebaut bei Reynoldszahlen Re_M=1400 und Re_M=2100 und für Gitterporositäten von 53%, 64%, 72% und 82%