Grundgleichungen und Modelle

Zusammenfassung

Die strömungsmechanischen Grundgleichungen, also die Erhaltungssätze von Masse, Impuls und Energie, bezeichnen wir in der Numerischen Strömungsmechanik als die Navier-Stokes-Gleichungen. Diese Gleichungen beschreiben im Prinzip alle Strömungen Newtonscher Fluide, z. B. laminare und turbulente Strömungen und Zweiphasenströmungen (z. B. Gas-Flüssigkeitsgemische). Allerdings können Strömungsvorgänge im Detail so komplex sein, dass ihre numerische Darstellung in allen Einzelheiten heute und in absehbarer Zukunft nur für einige Sonderfälle möglich ist. So besteht die strömungsmechanische Turbulenz aus einer Vielzahl von turbulenten, wirbelartigen Strukturen unterschiedlicher Größe und Gestalt, welche sich scheinbar ungeordnet bewegen und dabei fortwährend verändern. Diese Vorgänge können in der Praxis nicht simuliert sondern müssen modelliert werden, indem die charakteristischen Eigenschaften und ihre Wirkung auf interessierende Strömungsgrößen mit Hilfe von Modellgleichungen ausgedrückt werden.