Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die gezielte Beeinflussung von abgelösten und wiederanlegenden turbulenten Strömungen über stufenförmige Hindernisse im Hinblick auf eine Erhöhung der Vermischungsfähigkeit der freien Scherschicht und damit einer Verkleinerung des (in der Praxis zumeist mit nachteiligen Eigenschaften behafteten) Rezirkulationsgebiets. Die Anwendung der - je nachdem, ob der Strömung externe Energie zugeführt wird - in passiv und aktiv unterteilten Beeinflussungsmethoden erfolgt im Rahmen numerischer Simulationen durch Adaption von Versuchsaufbauten ausgewählter Windkanalexperimente. Als passive Methode dient ein stromauf der Stufe befindlicher Zaun, welcher klein relativ zur Stufenhöhe ist. Die aktive Beeinflussung ist mithilfe eines periodisch oszillierenden Wandstrahls realisiert. Ergebnisse einfach (open-loop) oder rückkopplungsbasiert (closed-loop) beeinflusster Large-Eddy Simulationen (LES) werden hinsichtlich der Bestimmung des Beeinflussungserfolgs, bezüglich dessen Abhängigkeit von einzelnen relevanten Parametern, sowie mit dem Ziel einer Charakterisierung von strömungsphysikalischen Besonderheiten der Beeinflussungsmethoden ausgewertet. Zur Validierung der LES-Ergebnisse werden diese mit Referenzdaten - gewonnen aus Direkten Numerischen Simulationen (DNS) oder aus Experimenten - verglichen. Zunächst werden die beiden passiven und aktiven Beeinflussungsmethoden auf die turbulente Grenzschichtströmung über eine scharfkantige Stufe bei Re_h=3000 angewendet. Neben dem mittleren Strömungsfeld können insbesondere für die zeitliche und räumliche Dynamik der energiereichen Strukturen Unterschiede in der Wirkungsweise der Methoden festgestellt werden. Im nächsten Teil erlaubt die Anwendung rückkopplungsbasierter LES auf die scharfkantige Stufenüberströmung eine Analyse einzelner Beeinflussungsparameter. Insbesondere für die Entfernung des passiven Kontrollzauns von der Stufen-, bzw. Ablösekante (bei gegebener Höhe des Zauns) und für die Anregungsfrequenz des oszillierenden Wandstrahls können dabei Gesetzmäßigkeiten und Optimalwerte angegeben werden, welche einen maximalen Beeinflussungserfolg gewährleisten. Schließlich steht im letzten Teil dieser Arbeit die Auswirkung der beiden Beeinflussungskonzepte auf eine druckinduziert ablösende turbulente Überströmung einer abgerundeten Stufe bei Re_h=9100 im Mittelpunkt. Dabei stellt die - im Gegensatz zur scharfkantigen Stufenüberströmung - nun frei entlang einer gekrümmten Oberfläche verlaufende Ablöselinie einen bedeutenden phänomenologischen Unterschied zur geometrisch induzierten Ablösung dar. Mithilfe der Strömungsbeeinflussung kann hier die Größe des Rezirkulationsgebiets nicht nur verkleinert, sondern sogar - im Falle günstig gewählter Beeinflussungsparameter - die Ablösung der turbulenten Strömung gänzlich vermieden werden.    «

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die gezielte Beeinflussung von abgelösten und wiederanlegenden turbulenten Strömungen über stufenförmige Hindernisse im Hinblick auf eine Erhöhung der Vermischungsfähigkeit der freien Scherschicht und damit einer Verkleinerung des (in der Praxis zumeist mit nachteiligen Eigenschaften behafteten) Rezirkulationsgebiets. Die Anwendung der - je nachdem, ob der Strömung externe Energie zugeführt wird - in passiv und aktiv unterteilten Beeinflussungsmethoden erfo...    »