Parallele Berechnung 3-dimensionaler, instation¨arer Gas–Partikel-Str¨omungen unter Beru¨cksichtigung von Kollisionen und Aggregatzustands¨anderungen Klaus Pachler Graz, August 2004 Parallele Berechnung 3-dimensionaler, instation¨arer Gas–Partikel-Str¨omungen unter Beru¨cksichtigung von Kollisionen und Aggregatzustands¨anderungen VonderFakult¨atfu¨rMaschinenbauder Technischen Universit¨atChemnitz genehmigteDissertation zurErlangungdesakademischenGrades Doktoringenieur(Dr.–Ing.) vorgelegt vonDipl.Ing.KlausPachler DatumderEinreichung: 15.09.2003 DatumderVerteidigung: 09.07.2004 Gutachter: Prof.Dr.–Ing.habil.B.Platzer Prof.Dr.–Ing.habil.M.Sommerfeld Prof.Dr.–Ing.habil.G.Wozniak Graz,August2004 Berichte aus der Strömungstechnik Klaus Pachler Parallele Berechnung 3-dimensionaler, instationärer Gas-Partikel-Strömungen unter Berücksichtigung von Kollisionen und Aggregatzustandsänderungen . D 93 (Diss. TU Chemnitz) Shaker Verlag Aachen 2004 Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar. Zugl.: Chemnitz, Techn. Univ., Diss., 2004 . Copyright Shaker Verlag 2004 Alle Rechte, auch das des auszugsweisen Nachdruckes, der auszugsweisen oder vollständigen Wiedergabe, der Speicherung in Datenverarbeitungs- anlagen und der Übersetzung, vorbehalten. Printed in Germany. ISBN 3-8322-3448-9 ISSN 0945-2230 Shaker Verlag GmbH • Postfach 101818 • 52018 Aachen Telefon: 02407 / 95 96 - 0 • Telefax: 02407 / 95 96 - 9 Internet: www.shaker.de • eMail: [email protected] meinerFamilie Heike,ChristianundAndreas Vorwort Die vorliegende Arbeit entstand w¨ahrend meiner T¨atigkeit als wissenschaftlicher MitarbeiteranderTechnischenUniversit¨atChemnitzinderForschungsgruppeMehr- phasenstr¨omungenderProfessurTechnischeThermodynamik.DerGroßteilderhier dokumentiertenForschungsarbeitenwurdeimRahmendesTeilprojektesD2desSon- derforschungsbereiches393“NumerischeSimulationaufmassivparallelenRechnern“ durchgefu¨hrt. Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr. B. Platzer fu¨r seine Bereitschaft, die- se Arbeit zu betreuen, und insbesondere fu¨r sein großes pers¨onliches Engagement bei der Durchfu¨hrung dieses Promotionsvorhabens. Des weiteren danke ich Herrn Prof. Dr. M. Sommerfeld und Herrn Prof. Dr. G. Wozniak fu¨r die U¨bernahme der BegutachtungderDissertation. Daru¨berhinausdankeichdenKollegenderForschungsgruppeMehrphasenstr¨omun- gen,insbesondereHerrnDr.ThomasFrank,demLeiterderNumerik–Gruppe,Herrn Dr. Klaus Bernert und Dr. Helfried Schneider fu¨r die fachlichen Diskussionen und Ratschl¨agesowiefu¨rdasu¨berausangenehmeArbeitsklimainderGruppe. GrundlagenmeinerArbeitwurdenw¨ahrendmeinerT¨atigkeitinderAVLListGmbH gelegt,dieesmirerm¨oglichtenmichschnellindieEntwicklungsumgebungamLehr- stuhleinzuarbeiten.BeiDr.G.Rainerm¨ochteichmichbedanken,daßereineFIRE Installation erm¨oglicht hat,dieinteressante Vergleiche in Bezug aufZyklonberech- nungenzustandegebrachthat. DieseArbeitistwesentlich vondenverfu¨gbarenRechnerresourcen abh¨angig,wofu¨r ich mich bei DI Christian Andrezky und DI Mike Becher, dem Administrator des Chemnitzer–Linux–Clusters, bedankenm¨ochte. KlausPachler,September2003