Development of a Preconditioning Scheme for Real Gases using Asymptotic Expansions
| dc.date.accessioned | 2022-06-03T09:05:06Z | |
| dc.date.available | 2022-06-03T09:05:06Z | |
| dc.date.issued | 2022 | |
| dc.identifier | doi:10.17170/kobra-202205316265 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/13890 | |
| dc.language.iso | eng | eng |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
| dc.subject | asymptotic analysis | eng |
| dc.subject | low Mach | eng |
| dc.subject | preconditioner | eng |
| dc.subject | Van der Waals gas | eng |
| dc.subject.ddc | 510 | |
| dc.title | Development of a Preconditioning Scheme for Real Gases using Asymptotic Expansions | eng |
| dc.type | Dissertation | |
| dcterms.abstract | Bei der Beschreibung von Strömungen wird klassischerweise zwischen inkompressiblen und kompressiblen Bereichen unterschieden. Während inkompressible Strömungen durch ein divergenzfreies Geschwindigkeitsfeld charakterisiert werden, sind kompressible Strömungsfelder durch Expansionsfächer, Kontaktunstetigkeiten und Stoßwellen gekennzeichnet. Die beiden Bereiche werden damit durch stark unterschiedliche Systeme partieller Differentialgleichungen beschrieben. Diese Unterscheidung zeigt sich auch in der numerischen Strömungsmechanik durch die Entwicklung separater Ansätze für die beiden Bereiche. Dichtebasierte Verfahren eignen sich dabei zur Simulation von kompressiblen Strömungen höherer Mach-Zahlen, während druckbasierte Verfahren für inkompressible Strömungen bei kleinen Mach-Zahlen geeignet sind. Beide Verfahren sind ohne Anpassungen nicht für den jeweils anderen Bereich verwendbar. In vielen praktischen Anwendungen treten jedoch Strömungen mit einer großen Variation der lokalen Mach-Zahl auf, weshalb seit einigen Jahrzehnten intensiv an numerischen Verfahren für die Strömungssimulation in allen Mach-Zahlbereichen gearbeitet wird. Für dichtebasierte Verfahren wird meist die sogenannte Präkonditionierung angewendet. Die durchgeführten Arbeiten beschränken sich allerdings meist auf Strömungen idealer Gase, womit Realgaseffekte nicht berücksichtigt werden, die jedoch für viele praktische Anwendungen wichtig sind. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich in diesem Zusammenhang mit der Analyse numerischer Verfahren zur Simulation von Strömungen im Grenzfall einer verschwindenden Mach-Zahl für reale Gase. Als Modell eines realen Gases wird die Van der Waals-Zustandsgleichung verwendet. | ger |
| dcterms.abstract | Typically, flow fields are distinguished into incompressible and compressible flows. While incompressible flows are characterized by a divergence-free velocity field, compressible flow fields contain expansion fans, contact discontinuities and shock waves. The two fields are thus described by strongly different systems of partial differential equations. This distinction is also reflected in computational fluid dynamics by the development of separate approaches for the two different types of flows. Density-based methods are suitable for simulating compressible flows at higher Mach numbers, while pressure-based methods are typically used for incompressible flows at low Mach numbers. Both methods cannot be used for the other type of flow without adaptations. In many practical applications, however, flows with a large variation of the local Mach number occur. Therefore, in the last few decades, intensive research has been done on numerical methods that are applicable to the whole Mach number range. For densitybased methods, the so-called preconditioning is usually applied. However, the published work on this topic is mostly limited to flows of ideal gases, not considering real gas effects which are important for many practical applications. In this context, the present thesis deals with the analysis of numerical methods for the simulation of flows in the limiting case of a vanishing Mach number for real gases. The Van der Waals equation of state is used to model a real gas. | eng |
| dcterms.accessRights | open access | |
| dcterms.alternative | Entwicklung eines Präkonditionieres für reale Gase mit Hilfe asymptotischer Entwicklungen | ger |
| dcterms.creator | Meyer, Lisa | |
| dcterms.dateAccepted | 2022-03-28 | |
| dcterms.extent | xi, 134, LX Seiten | |
| dc.contributor.corporatename | Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Mathematik und Naturwissenschaften, Institut für Mathematik | |
| dc.contributor.referee | Meister, Andreas (Prof. Dr.) | |
| dc.contributor.referee | Oevermann, Michael (Prof. Dr.) | |
| dc.subject.swd | Kompressible Strömung | ger |
| dc.subject.swd | Asymptotik | ger |
| dc.subject.swd | Analysis | ger |
| dc.subject.swd | Präkonditionierung | ger |
| dc.subject.swd | Machzahl | ger |
| dc.subject.swd | Van-der-Waals-Zustandsgleichung | ger |
| dc.subject.swd | Reales Gas | ger |
| dc.type.version | publishedVersion | |
| kup.iskup | false | |
| ubks.epflicht | true |
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