Hi..
es gibt in der Strömungsmechanik einige Bereiche, welche sich mit Simulation nur schwer und mit viel Erfahrung vernünftig untersuchen lassen, z.B. abgelöste Strömungen, insbesondere Rückseiten stumpfer Körper usw.
Auch bei anliegender Strömung ist es oft schwierig, mit einem auf "first principles" basierenden Verfahren (d.h. ein Verfahren, welche die strömungsmechanischen Grundgleichungen der Impuls-, Masse und Energieerhaltung löst), die Turbulenz "richtig" zu berechnen. Zwar gibt es heutzutage Verfahren, welche die feinen Strukturen transitioneller Strömung auflösen können, diese sind aber viel zu rechenzeitintensiv um damit z.B. einen ganzen Flügel berechnen zu können. Man muss also zu sog. Turbulenzmodellen greifen, und deren Anwendung birgt viel Spielraum für Ungenauigkeiten und Fehler durch den Anwender ("nehm ich für diesen Fall jetzt ein K-Epsilon oder ein k-Omega-modell oder muss ich gar ein RSM-Modell verwenden...").
Einige Dinge lassen sich heutzutage recht gut simulieren (z.B. die saubere Umströmung eines "cleanen" Flügels im Reiseflug), andere entziehen sich einer brauchbaren Simulation fast vollständig - je komplexer die Geometrie desto schwieriger wird das.
Ein Hauptproblem ist dabei auch die ERzeugung eines geeigneten Rechengitters, d.h. einer rechnermässigen Repräsentation des zu durchströmenden Raumes.
Zwar ist es heute vergleichsweise einfach, per Knopfdruck am CAD ein unstrukturiertes Tetraedergitter zu erzeugen, welches STruktursimulationen (FEM, Festigkeitsrechnung) erlaubt, und auch die "Strömer" verwenden z.T. solche Gitter, für die wandnahen Bereiche der Strömung sind diese Gitter aber wenig geeignet, so dass schon allein die Gittergenerierung ein Riesenaufwand wird. Hinzu kommt der immense Rechenaufwand. Für komplexere Geometriene und hochaufgelöste Rechnungen kann es da schon mal vorkommen dass man einen Großrechner für mehrere TAGE (!) belegt (und diese Kisten haben Stundenpreise ähnlich denen eines Hubschraubers).
Und dann erhält man ein Ergebnis. Toll. Und nun? Glaub ich es, oder nicht? Entgültig kann sowas erst der Versuch klären, und wenn ich den aus Sicherheitsgründen sowieso machen muss, warum dann solche hochaufgelösten Rechnungen überhaupt machen?
Je nach Anwendung ist deshalb der Windkanal keinesfalls tot und wird es auch für die kommenden Jahrzehnte nicht sein.
Die Abkürzung CFD, welche ja eigentlich "computational fluid dynamics" bedeuten soll, wird deshalb von denen, die sie betreiben, auch oft "coloured fluid dynamics" oder "colours for directors" genannt. Hübsch bunt, prima für Tralala-Vorträge, aber ein "solides" Experiment ist für die Praxis unverzichtbar.
gruß
a.p.
