Turbulence model data derived from direct numerical simulations

With the aid of direct numerical simulation results, modelling of turbulence is examined. Because it is possible to calculate up to third order moments from the database any model assumptions used in turbulence models can be tested by direct comparison of the individual terms. In case of low-Re k-#epsilon# models various damping functions in the eddy viscosity relation are checked with the results from direct numerical simulation. The deduced near-wall asymptotic behaviour of the various quantities is used to analyze the different modelled terms. Closure models for the diffusion terms in the Reynolds-stress-, kinetic energy and dissipation rate equations are evaluated. Furthermore algebraic models for the dissipation rate of the Reynolds stresses and for the pressure-strain correlation are tested in detail. All testing is done against direct numerical simulation data of turbulent channel flow at low Reynolds number. If possible the various turbulence model constants are calculated directly from the simulation data. (orig.)Praktische Berechnungsverfahren fuer turbulente Stroemungen benoetigen Turbulenzmodelle fuer die in den exakten Gleichungen auftretenden unbekannten Korrelationen. Mittels der Daten direkter numerischer Simulationen turbulenter Stroemungen lassen sich diese Korrelationen berechnen, und durch den Vergleich mit den Modellannahmen, ist eine direkte Bestimmung der in den Modellen benutzten Konstanten oder Funktionen moeglich. Diese Vorgehensweise wird am Fall der turbulenten Kanalstroemung demonstriert. Es werden die exakten Terme der Transportgleichungen fuer die kinetische Energie k, die Dissipation #epsilon# und die Reynoldsspannungen left angle u_iu_j right angle vorgestellt. Daran an schliesst sich ein Vergleich der Modellannahmen, wie sie ueblicherweise in k -#epsilon# - oder aber auch left angle u_iu_j right angle - #epsilon#-Modellen verwendet werden, mit den Daten der direkten numerischen Simulation. Soweit moeglich, werden in den Modellansaetzen auftretende Konstanten direkt berechnet und in der Literatur vorgeschlagene Modellvariationen auf ihre Tauglichkeit fuer den Fall einer Simulation turbulenter Kanalstroemungen bei kleinen Reynoldszahlen untersucht. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: RN 4165(1993,14) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman