Strömungsphysik an der Universität Hamburg

Karteikarten und Zusammenfassungen für Strömungsphysik an der Universität Hamburg

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Beispielhafte Karteikarten für Strömungsphysik an der Universität Hamburg auf StudySmarter:

Normal treibt mittlere Grundströmung mit Schergradienten turbulente Prozesse der NS an. Kann andersrum auch turbulente NS mittlere GS erzeugen?

Beispielhafte Karteikarten für Strömungsphysik an der Universität Hamburg auf StudySmarter:

Beschreiben Sie, warum und wie die Transportgleichung für Turbulenzenergie abgeleitet wird.

Beispielhafte Karteikarten für Strömungsphysik an der Universität Hamburg auf StudySmarter:

Beschreiben Sie die Vorgehensweise zur Ableitung der Transportgleichung für Reynoldsspannungen

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Die Dichte in einem Fluid hängt allgemein von Druck und Temperatur ab. Wie wird insbesondere in der Meteorologie erreicht, dass die Erhaltungsgleichungen in einer einfachen, für dichtekonstante Medien entwickelten Form verwendet werden können?

Beispielhafte Karteikarten für Strömungsphysik an der Universität Hamburg auf StudySmarter:

Mit Hilfe der Transportgleichung für turbulente kinetische Energie kann das Verhältnis von Scher- und Auftriebsproduktionstermen in turbulenten Strömungen gebildet werden. Wie wird dieses Verhältnis bezeichnet und welche Darstellungsformen des Verhältnisses kennen Sie?

Beispielhafte Karteikarten für Strömungsphysik an der Universität Hamburg auf StudySmarter:

Mit Hilfe von Rig lassen sich Modellvorstellungen zur Energiebilanz in nicht neutralen Grenzschichten entwickeln. Beschreiben/Erklären Sie die (Bewegung-)Energiebilanz im turbulenten Nebenströmungssystem mit Hilfe von Rig vereinfacht für

a) den unteren Bereich einer thermisch geschichteten Grenzschichttrömung

b) den darüber liegenden Bereich, wenn dort einheitlich stabile Schichtung vorliegt

c) den darüber liegenden Bereich, wenn dort labile Schichtung vorliegt 

Beispielhafte Karteikarten für Strömungsphysik an der Universität Hamburg auf StudySmarter:

Beschreiben Sie möglichst anschaulich die spektrale Analyse einer turbulenzbehafteten Strömungsmessung.

Beispielhafte Karteikarten für Strömungsphysik an der Universität Hamburg auf StudySmarter:

Welchen Vorteil bieten Spektralanalysen im Vergleich zu Korrelationsanalysen bei der Untersuchung turbulenter Phänomene?

Beispielhafte Karteikarten für Strömungsphysik an der Universität Hamburg auf StudySmarter:

Wie kann die spektrale Verteilung kinetischer Energie der Turbulenz richtungsabhängig dargestellt werden?

Beispielhafte Karteikarten für Strömungsphysik an der Universität Hamburg auf StudySmarter:

Wie erklären Sie den Umstand, dass in 1D-Spektren die Energiedichte für immer größer werdende Wirbel nicht Null wird? Erläutern Sie das grundsätzliche Vorgehen zur Begründung.

Beispielhafte Karteikarten für Strömungsphysik an der Universität Hamburg auf StudySmarter:

Was verstehen Sie unter Aliasing? Erläutern Sie, wie Aliasing entsteht.

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Welche Rolle spielen die Druck und Scher-Korrelationen in der Transportgleichung für Reynoldsspannungen?

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Beispielhafte Karteikarten für Strömungsphysik an der Universität Hamburg auf StudySmarter:

Strömungsphysik

Normal treibt mittlere Grundströmung mit Schergradienten turbulente Prozesse der NS an. Kann andersrum auch turbulente NS mittlere GS erzeugen?

Sonderfall möglich:

– Im Windkanal oft Bsp. künstlicher rauer Boden, feste glatte Decke

– Beide GS werden ausgebildet und da wo der VZW stattfindet gilt NS treibt HS an 

–> Dort gilt kein Wirbelviskositätskonzept

Müsste negative turbulente Viskosität auftreten, da wir angenommen haben, Transport durch Turbulenz von HS zu NS 

Strömungsphysik

Beschreiben Sie, warum und wie die Transportgleichung für Turbulenzenergie abgeleitet wird.

Warum: TpGl. für Reynoldsspannungen weißt auf psysikalische Umwandlungsvorgänge und Prozesse in turbulenten Strömungen hin

Wie: TpGl. für Reynoldsspannungen nehmen und i=j setzen

– auslassen Kronecker Delta 

– Kontinuität für NS und Energieerhaltung

– Mathematische Manipulation + Umformen

Strömungsphysik

Beschreiben Sie die Vorgehensweise zur Ableitung der Transportgleichung für Reynoldsspannungen

– Abweichungen der Energie-/Impulsgleichung betrachten

– zeitbemittelte Form der Bewegungsgleichung abziehen

– Bewegungsgleichung der Schwankungsanteile ui mit uj multiplizieren und analog Gleichung für uj mit ui

– Einzelgleichungen addieren, um den Gesamtbetrag zu erhalten (dritte Komponente durch Produkte bereits enthalten)

– mathematische Manipulationen (bis Gleichung Ähnlichkeit zu anderen Gleichungen aufweist)

Strömungsphysik

Die Dichte in einem Fluid hängt allgemein von Druck und Temperatur ab. Wie wird insbesondere in der Meteorologie erreicht, dass die Erhaltungsgleichungen in einer einfachen, für dichtekonstante Medien entwickelten Form verwendet werden können?

– Einführung einer potentiellen Atmosphäre

– Dadurch fällt eine Abhängigkeit weg

– Temperaturgradient ändert sich

Strömungsphysik

Mit Hilfe der Transportgleichung für turbulente kinetische Energie kann das Verhältnis von Scher- und Auftriebsproduktionstermen in turbulenten Strömungen gebildet werden. Wie wird dieses Verhältnis bezeichnet und welche Darstellungsformen des Verhältnisses kennen Sie?

– Flux-Richardson-Zahl

– für Rif=+1 besteht ein Gleichgewicht zwischen Scherproduktion und auftriebsinduzierter Vernichtung turb. kin. Energie -> Turbulenz zerfällt, da Energie dissidiert aber Quellte wegfällt

– Gradient- Richardson-Zahl

-> statt turb. Flüsse Wirbeldiffusivität/Wirbelviskositätsansätze

– für Ri > 0 stabil, da vertikale Schwankungen durch Dichtegradient gedämpft wurd

– bei <0 instabil

– kleine negative Zahl ->überwiegt scherproduktion

– große neg. -> überwiegt auftriebsinduzierte Produktion

– sehr große neg. -> freie Konvektion

-atm. Turbulenz existiert bei Rio < +0.2

Strömungsphysik

Mit Hilfe von Rig lassen sich Modellvorstellungen zur Energiebilanz in nicht neutralen Grenzschichten entwickeln. Beschreiben/Erklären Sie die (Bewegung-)Energiebilanz im turbulenten Nebenströmungssystem mit Hilfe von Rig vereinfacht für

a) den unteren Bereich einer thermisch geschichteten Grenzschichttrömung

b) den darüber liegenden Bereich, wenn dort einheitlich stabile Schichtung vorliegt

c) den darüber liegenden Bereich, wenn dort labile Schichtung vorliegt 

a) große Gradienten -> kleine Ri -> gute Durchmischung -> neutrale Verhältnisse

b) Schergradient kleiner -> Ri steigt -> Turbulenz verschwindet

c) freie Konvektion -> thermisch induzierte Turbulenz -> Auftrieb hoch

Strömungsphysik

Beschreiben Sie möglichst anschaulich die spektrale Analyse einer turbulenzbehafteten Strömungsmessung.

– man nimmt ein turbulentes Signal auf und betrachtet nur einzelne Bereiche der Energiedichte

– Bereiche rausfiltern und nur noch eine schmale Bandbreite betrachten

– Verfahren für alle relevanten Größen anwenden

Strömungsphysik

Welchen Vorteil bieten Spektralanalysen im Vergleich zu Korrelationsanalysen bei der Untersuchung turbulenter Phänomene?

– besser geeignet für kleinere Wirbel

– Energiedichteverteilung kann dargestellt werden und nicht nur der Zusammenhang

Strömungsphysik

Wie kann die spektrale Verteilung kinetischer Energie der Turbulenz richtungsabhängig dargestellt werden?

– Wellenzahldarstellung

– Welle hat sowohl eine Frequenz als auch eine Richtung

– Wellenzahlvektor hat drei Komponenten

Strömungsphysik

Wie erklären Sie den Umstand, dass in 1D-Spektren die Energiedichte für immer größer werdende Wirbel nicht Null wird? Erläutern Sie das grundsätzliche Vorgehen zur Begründung.

– Spektren sind 3D während Korrelation nur 1D ist

– Bei 1D Betrachtung geht nur eine Richtung gegen Null aber die Schwankungen in andere Richtungen sind nicht Null

– um f=0 hat man eine Scheibe mit Energie in andere Richtungen

Strömungsphysik

Was verstehen Sie unter Aliasing? Erläutern Sie, wie Aliasing entsteht.

– Verfälschung der 1D Spektren durch Beträge aus anderen Raumrichtungen

– überlagerte Schwankungen aus überlagerten Richtungen werden mit aufgenommen

Strömungsphysik

Welche Rolle spielen die Druck und Scher-Korrelationen in der Transportgleichung für Reynoldsspannungen?

– wirkt vergleichmäßigend durch Skalaren Druck

– Sorgt für innere Umverteilung der Energie im turbulenten System

– Taucht nur in den Gl. für Normalspannungskomponenten auf nicht in der aufsummierten Turbulenzenergie

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