Direkte Numerische Simulation
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Die Direkte Numerische Simulation (auch DNS) ist ein Verfahren der Numerischen Strömungssimulation, bei dem die zugrunde liegenden physikalischen Gleichungen (z.B. Gleichungen von Navier-Stokes) direkt gelöst werden. Es werden keine zusätzlichen Annahmen über die Strömung anhand von Modellen (z.B. Turbulenzmodell) gemacht. Die bei der DNS verwendeten numerischen Verfahren unterscheiden sich unter anderem in der Art der Lösungsalgorithmen, d.h. wie die Gleichungen numerisch gelöst werden. Es gibt explizite und implizite numerische Verfahren.
Bei den expliziten Verfahren muss der Zeitschritt im Verhältnis zum verwendeten räumlichen Gitter stehen, damit die Berechnung stabil bleibt (siehe CFL-Zahl). Besonders bei Strömungen mit sehr kleinen Strukturen (turbulente Strömung) sind zur korrekten direkten numerischen Simulation der Strömung feine Gitter notwendig. Die Direkte Numerische Simulation mit expliziten Lösern benötigt also sehr viel Arbeitsspeicher und CPU-Leistung und wird dementsprechend fast nur in der Forschung verwendet.
Bei den impliziten Verfahren wird der Zeitschritt bei der Berechnung variabel an die momentanen, lokalen Strömungsgegebenheiten angepasst. So können z.B. in Gebieten mit wenig Änderungen und kleinen Geschwindigkeitsgradienten innerhalb der Strömung (laminare Strömung) große Zeitschritte verwendet werden, was eine deutliche Leistungssteigerung mit sich bringt. Kommerzielle numerische Strömungslöser wie CFX, FLUENT oder Star-CD verwenden implizite Gleichungslöser.
Zur Simulation von turbulenten Strömungen verwendet man in der Industrie statt der Navier-Stokes-Gleichungen häufig die Reynolds-Gleichungen (d.h. zeitlich gemittelte Navier-Stokes-Gleichungen). Immer öfter wird auch die Large Eddy Simulation verwendet (örtlich gemittelte Navier-Stokes-Gleichungen; ursprünglich aus der Meteorologie), die zumindest die großen Wirbel auflöst und erst für die kleineren ein Turbulenzmodell benötigt.
Allgemein wird davon ausgegangen, dass man für die erfolgreiche DNS bei einer dreidimensionalen Strömung eine örtliche Rechengitterauflösung von insgesamt ungefähr 
Zellen benötigt, wobei Re die Reynolds-Zahl ist. Die Anzahl der Zeitschritte sollte nicht unter 
liegen, so dass die gesamte DNS in der Größenordnung von O(Re3) liegt.
