In dieser Arbeit wird ein Verfahren vorgestellt, das die Berechnung von zwei- und dreidimensionalen, kompressiblen, reibungsbehafteten, stationären Unter- und Überschallströmungen mit Verdichtungsstößen auf der Basis von Stromlinien ermöglicht. Durch die quasi-1D Formulierung der Erhaltungsgleichungen entlang der Stromlinien erlaubt es bereits mit wenigen Stromlinien die effiziente Berechnung von Startlösungen für komplexe, konvektions-dominierte Strömungen. Zum Anderen wird mit steigender Stromliniendichte eine Genauigkeit erreicht, die vergleichbar mit der kommerziell eingesetzter Navier-Stokes Verfahren ist. Jede Stromlinie wird als Teil einer Stromröhre betrachtet, die abschnittsweise mit jeweils lokal benachbarten Stromlinien-Segmenten gebildet werden. Die Stromlinienform wird so bestimmt, dass der Massenstrom in diesen Stromröhren-Segmenten konstant gehalten wird. Die thermodynamischen Zustandsgrößen sind durch die Randbedingungen und den Querschnitt der Stromröhren-Segmente eindeutig bestimmt. Der Einfluss der Viskosität wird über Quellterme für Totaldruck und -temperatur modelliert. Auch Strömungsphänomene wie Rezirkulationen, Ablösung und Wiederanlegen der Strömung können behandelt werden. Die räumliche Diskretisierung ist über die Stromlinien gegeben. Darüber hinaus ist kein Rechennetz erforderlich. Nur die Ränder des Rechengebiets müssen in diskretisierter Form für die Anwendung der Randbedingungen vorliegen. Verdichtungsstöße werden diskret behandelt und die Zustandsänderung über den Stoß analytisch mit Hilfe der Rankine-Hugoniot Gleichungen bestimmt. Die Form von schiefen Verdichtungsstößen ergibt sich direkt aus der erforderlichen Umlenkung der Stromlinien. Im Fall von senkrechten bzw. starken Verdichtungsstößen werden Stoßform und -abstand iterativ so bestimmt, dass der analytisch berechnete Druck hinter dem Stoß dem entspricht, der an diesem Ort aufgrund der Stromlinenform und der Abstände zu Nachbarstromlinien vorliegt. Die Anpassung der räumlichen Diskretisierungsgenauigkeit der Stromlinien kann automatisiert erfolgen, beispielsweise gesteuert durch Gradienten wichtiger thermodynamischer Größen oder der geometrischen Krümmung der Stromlinien. In der hier verwendeten Version des Stromlinien-Verfahrens ist die Berechnung zweidimensionaler, kompressibler und reibungsbehafteter Unterschall-Strömungen möglich und anhand mehrerer Beispiele validiert. Die Algorithmen für eine Erweiterung des Anwendungsbereichs auf dreidimensionale sowie Überschall-Strömungen werden detailliert beschrieben.    «

In dieser Arbeit wird ein Verfahren vorgestellt, das die Berechnung von zwei- und dreidimensionalen, kompressiblen, reibungsbehafteten, stationären Unter- und Überschallströmungen mit Verdichtungsstößen auf der Basis von Stromlinien ermöglicht. Durch die quasi-1D Formulierung der Erhaltungsgleichungen entlang der Stromlinien erlaubt es bereits mit wenigen Stromlinien die effiziente Berechnung von Startlösungen für komplexe, konvektions-dominierte Strömungen. Zum Anderen wird mit steigender Strom...    »