Die Simulation komplexer turbulenter Fahrzeugumströmungen ist von gro"sem Interesse für den Entwurfsprozess modener Personenkraftfahrzeuge. Die Qualität der Simulation aerodynamischer Körperumströmungen hängt gleichermaßen von der Beschaffenheit des zugrunde liegenden Rechengitters, der Güte der gewählten numerischen Approximation sowie den spezifischen Eigenschaften des verwendeten Turbulenzmodells ab. Im Rahmen der Studienarbeit soll am Beispiel der zweidimensionalen, stationären Umströmung des Mittelschnitts eines Porsche 911 die Güte gegenwärtig verwendeter Simulationmodelle kritisch untersucht und diskutiert werden. Die Untersuchungen sind mit Hilfe eines konventionellen, blockstrukturierten Finite-Volumen Verfahrens auf der Basis allgemein krummliniger Koordinaten durchzuführen. Im einzelnen sollen dabei folgende Fragestellungen bearbeitet werden:

Ein zur Verfügung gestellter, semi-interaktiver Gittergenerator ist in Hinblick auf seine Tauglichkeit zur effizienten Erzeugung komplexer, blockstrukturierten Gittern zu validieren. Für die Simulationsaufgabe sind Rechengitter mit und ohne Heckspoiler möglichst effizient zu generieren. Die erzeugten Gitter sollen das load-balancing Prinzip in Hinblick auf einen Parallelrechnereinsatz bereits gitterseitig unterstüzen.

Prinzipiell stehen ablösenahe, stark nichtgleichgewichtige Grenzschichtströmungen, wie man sie vor allem im Heck eines turbulent umströmten Kraftfahrzeuges findet, unter dem besonderen Einfluß anisotroper Normalspannungszustände. Eine präzise Modellierung kann daher nur auf der Basis von Reynoldsspannungsmodellen, eventuell unter Berücksichtigung tensorieller Dissipationsraten, durchgeführt werden. Demgegenüber ist die Verwendung numerisch kostengünstigerer Wirbelzähigkeitsmodelle zu rechtfertigen, sofern hiermit die Scherschichtcharakteristik korrekt beschrieben wird. Aerodynamische Untersuchungen unter Verwendung von Standart--Zweigleichungsmodellen belegen, daß wesentliche Defizite bei der Berechnung von Strömungen unter dem Einfluß positiver Druckgradienten aus der Wirbelzähigkeitsmodellierung resultieren. Demgegenüber verspricht die Verwendung theoretisch aufwendigerer Zweigleichungsmodelle eine verbesserte Vorhersagemöglichkeit derartiger Strömungen, aufgrund der sorgfältigeren Modellierung des Transports turbulenter Schubspannungen.

Im Rahmen der Studienarbeit soll daher die Güte eines ausgewählten, verbesserten Wirbelzähigkeitsmodells mit derjenigen des Standart k-epsilon Modells verglichen werden.

In einem weiteren Schritt ist der Einfluß der verwendeten numerischen Approximation auf die Qualität der Ergebnisse zu untersuchen. Dazu sind neben dem konventionellen Oberstromdifferenzenschemata zur Approximation konvektiver Terme zwei höherwertige TVD--MUSCL Schemata zu untersuchen. Die Ergebnisse sind in Hinblick auf das Konvergenzverhalten kritisch miteinander zu vergleichen. Darüber hinaus ist ein Konzept zur verbesserten Erfassung der Übergangsbereiche zwischen den Blöcken im Zusammenhang mit höherwertigen Approximationen zu erarbeiten.

Ein Modul zur Berechnung aerodynamischer Kräfte und Beiwerte über der Körperkontur, mit dessen Hilfe die aerodynamische Wirkung des Heckspoilers nachvollzogen werden soll, ist zu implementieren.