[{"data":1,"prerenderedAt":161},["ShallowReactive",2],{"$f3c2squnp95hz4":3},{"slug":4,"publishedAt":5,"category":6,"title":7,"summary":8,"image":9,"imageAlt":14,"readingMinutes":15,"serviceId":16,"keywords":17,"imageCaption":22,"sections":23,"sources":151},"k-omega-sst-vs-k-epsilon","2026-10-12","methods","k-omega SST oder k-epsilon: Welches Modell, welches y+","Die Wahl zwischen k-omega SST und k-epsilon hängt von der Wandbehandlung ab. Beide Modelle im Vergleich, das jeweils nötige y+ und die Berechnung der ersten Zellhöhe.",{"src":10,"thumbnail":11,"width":12,"height":13},"\u002Fassets\u002Fcfd-cases\u002Faero\u002Fimages\u002F01.webp","\u002Fbrand\u002Fstudies\u002Faero.svg",1672,941,"DEEB-FLOW-Illustration von Geschwindigkeitsstromlinien in einem Aerodynamikfall",6,"flow",[18,19,20,21],"k-omega SST oder k-epsilon","y+ Wandfunktionen","erste Zellhöhe berechnen","Turbulenzmodell auswählen","Konzeptillustration aus der DEEB-FLOW-Fallbibliothek. Sie ist kein Ergebnis dieses Artikels.",[24,30,41,75,91,128,135,146],{"id":25,"title":26,"paragraphs":27},"choice-about-the-wall","Die Modellwahl ist eine Entscheidung über die Wand",[28,29],"Fragen Sie eine Gruppe von CFD-Ingenieuren nach dem Turbulenzmodell, und die meisten nennen k-ω SST. Fragen Sie, welches y+ ihr letztes Netz an der Wand hatte, und die Antworten kommen langsamer.","Die zweite Frage entscheidet, ob die erste Antwort gut war. Die Wahl zwischen k-ω SST und k-ε ist weitgehend eine Wahl der Wandbehandlung, und ein gutes Modell auf dem falschen wandnahen Netz liefert ein schlechteres Ergebnis als ein einfacheres, richtig eingesetztes Modell. Dieser Artikel erklärt, was jedes Modell gut kann, welches y+ jedes braucht und wie man die Höhe der ersten Zelle vor dem Vernetzen berechnet.",{"id":31,"title":32,"paragraphs":33},"two-models","Was die beiden Modelle sind",[34,35,40],"Beide sind Zweigleichungsmodelle. Beide fügen den Strömungsgleichungen eine turbulente Viskosität hinzu und berechnen sie aus zwei transportierten Größen. Sie unterscheiden sich in der zweiten Größe.",{"list":36},[37,38,39],"**k-ε** transportiert die turbulente kinetische Energie k und ihre Dissipationsrate ε. Es stammt aus den frühen 1970er-Jahren. Es verhält sich im Kern der Strömung gutmütig, reagiert wenig auf die am Einlass angenommene Turbulenz und ist günstig. Seine Schwäche ist die Wand. Die Standardform lässt sich nicht durch die viskose Unterschicht integrieren und stützt sich deshalb auf Wandfunktionen. Außerdem sagt es Ablösung bei positivem Druckgradienten tendenziell zu spät und zu klein vorher und erzeugt an Staupunkten zu viel Turbulenz.","**k-ω** transportiert k und die spezifische Dissipationsrate ω. Es lässt sich bis zur Wand integrieren und kommt mit positiven Druckgradienten besser zurecht. Seine Schwäche ist die umgekehrte. In der ursprünglichen Form hängt die Lösung vom Wert von ω ab, den Sie in der freien Anströmung vorgeben.","**k-ω SST**, 1994 von Menter veröffentlicht, nutzt k-ω in Wandnähe und geht fern der Wand in eine k-ε-Formulierung über, nimmt also von beiden die starke Seite. Es begrenzt außerdem die turbulente Schubspannung bei positiven Druckgradienten, was die Vorhersage der Ablösung verbessert.","Diese Geschichte erklärt, warum SST zum Standard wurde, und auch ein Standard muss am konkreten Fall geprüft werden.",{"id":42,"title":43,"paragraphs":44},"what-is-y-plus","Was ist y+ und warum ist es wichtig?",[45,46,49,50,69,70,74],"y+ ist ein dimensionsloser Wandabstand.",{"formula":47},[48],"y+ = y × u_τ \u002F ν","Dabei ist y der Abstand von der Wand zum Mittelpunkt der ersten Zelle, u_τ die Schubspannungsgeschwindigkeit, also die Wurzel aus Wandschubspannung durch Dichte, und ν die kinematische Viskosität. Der Wert zeigt, in welchem Teil der Grenzschicht Ihre erste Zelle liegt.",{"table":51},{"head":52,"rows":56},[53,54,55],"Bereich","y+","Was dort geschieht",[57,61,65],[58,59,60],"Viskose Unterschicht","y+ \u003C 5","Die Viskosität dominiert, die Geschwindigkeit wächst linear mit dem Abstand",[62,63,64],"Übergangsbereich","5 \u003C y+ \u003C 30","Keine der beiden Beschreibungen passt gut",[66,67,68],"Logarithmischer Bereich","30 \u003C y+ \u003C 300","Die Turbulenz dominiert, die Geschwindigkeit folgt dem logarithmischen Wandgesetz","Daraus ergeben sich zwei Strategien.",{"list":71},[72,73],"**Die Grenzschicht auflösen.** Legen Sie die erste Zelle in die viskose Unterschicht, bei y+ von etwa 1, mit einem Dutzend oder mehr Zellen über die Grenzschicht. Das Modell wird bis zur Wand integriert. Dafür wurde k-ω SST gebaut.","**Wandfunktionen verwenden.** Legen Sie die erste Zelle in den logarithmischen Bereich, bei y+ von 30 oder mehr, und lassen Sie eine algebraische Formel die Wandschubspannung liefern. So ist das Standard-k-ε gedacht.","Zu vermeiden ist bei Standard-Wandfunktionen der Bereich dazwischen. Eine erste Zelle bei y+ von 10 liegt im Übergangsbereich, wo die Annahmen der Formel nicht gelten. Viele aktuelle Solver bieten kombinierte oder automatische Wandbehandlungen, die diesen Nachteil verringern, ohne ihn zu beseitigen.",{"id":76,"title":77,"paragraphs":78},"first-cell-height","Die Höhe der ersten Zelle berechnen",[79,80,89,90],"Rechnen Sie das vor dem Vernetzen. Es dauert fünf Minuten und erspart eine Neuvernetzung. Als Beispiel nehmen wir Luft mit 20 m\u002Fs über einer 1 m langen Fläche, mit einer Dichte von 1,2 kg\u002Fm³ und einer kinematischen Viskosität von 1,5 × 10⁻⁵ m²\u002Fs. Der Reibungsbeiwert stammt aus einer Korrelation für die ebene Platte.",{"formula":81},[82,83,84,85,86,87,88],"Re = U × L \u002F ν = 20 × 1 \u002F (1.5 × 10⁻⁵) = 1.33 × 10⁶","C_f ≈ 0.058 × Re^(-0.2) = 0.00346","τ_w = ½ × ρ × U² × C_f = 0.5 × 1.2 × 400 × 0.00346 = 0.83 Pa","u_τ = √(τ_w \u002F ρ) = √(0.83 \u002F 1.2) = 0.83 m\u002Fs","y = y+ × ν \u002F u_τ","y+ = 1:  y = 1.8 × 10⁻⁵ m = 0.018 mm","y+ = 30:  y = 5.4 × 10⁻⁴ m = 0.54 mm","Dieses y ist der Abstand zum Zellmittelpunkt. In einem zellzentrierten Solver ist die erste Zelle doppelt so hoch, also etwa 0,036 mm zum Auflösen der Wand und etwa 1,1 mm für Wandfunktionen. Ein Faktor dreißig in der Höhe der ersten Zelle bedeutet einen großen Unterschied in der Zellzahl und im Seitenverhältnis dieser Zellen. Das ist der eigentliche Preis der Entscheidung.","Zwei Hinweise dazu. Die Plattenkorrelation ist eine Schätzung, prüfen Sie also nach der ersten Rechnung das vom Solver ausgegebene y+ und passen Sie das Netz an. Außerdem variiert y+ über eine Fläche. Es fällt an Ablöse- und Wiederanlegepunkten gegen null, also genau dort, wo Wandfunktionen versagen.",{"id":92,"title":93,"paragraphs":94},"which-model","Welches Modell für welche Aufgabe?",[95,127],{"table":96},{"head":97,"rows":101},[98,99,100],"Situation","Damit würde ich beginnen","Wandbehandlung",[102,106,109,112,116,120,124],[103,104,105],"Außenaerodynamik, Auftrieb und Widerstand","k-ω SST","Aufgelöst, y+ etwa 1",[107,104,108],"Ablösung oder positive Druckgradienten, etwa in Diffusoren, Krümmern und an stumpfen Körpern","Aufgelöst",[110,104,111],"Wärmeübergang an der Wand","Aufgelöst, weil sich der Wärmeübergang in der Unterschicht entscheidet",[113,114,115],"Große Innenströmung, überwiegend anliegend, begrenztes Zellbudget","Realizable k-ε","Wandfunktionen, y+ über 30",[117,118,119],"Freistrahlen und Mischungsschichten fern von Wänden","k-ε-Familie","Nicht kritisch",[121,122,123],"Starker Drall oder stark gekrümmte Stromlinien","Ein Reynolds-Spannungsmodell erwägen","Hängt vom Modell ab",[125,126,105],"Der Umschlag von laminar zu turbulent ist wichtig","Ein Transitionsmodell auf SST-Basis","Wenn Sie es sich bei einer großen industriellen Geometrie nicht leisten können, die Wand aufzulösen, ist ein k-ε-Modell mit korrekt eingesetzten Wandfunktionen eine vertretbare Wahl. Ein SST-Modell auf einem Netz mit y+ von 60 überall läuft auf seinen Wandfunktionen und hat viel von dem verloren, weshalb Sie es gewählt haben.",{"id":129,"title":130,"paragraphs":131},"limits","Was keines der beiden Modelle kann",[132,133,134],"Beide nehmen eine einzige turbulente Viskosität an, die in allen Richtungen gleich ist. Das versagt bei stark drallbehafteter Strömung, bei Sekundärströmungen in nicht kreisförmigen Kanälen und bei starker Stromlinienkrümmung.","Beide mitteln die Turbulenz weg. Wenn Ihre Frage instationäre Lasten, Lärm oder eine von großen Wirbeln getriebene Mischung betrifft, beantwortet ein RANS-Modell eine andere Frage als Ihre, und skalenauflösende Verfahren sind das passende Werkzeug.","Beide wurden an einfachen Strömungen kalibriert. Fern davon sollten Sie das Ergebnis als Schätzung behandeln und mit Daten oder wenigstens mit einem zweiten Modell vergleichen.",{"id":136,"title":137,"paragraphs":138},"common-mistakes","Häufige Fehler",[139],{"list":140},[141,142,143,144,145],"**SST aus Gewohnheit wählen und y+ nie prüfen.** Das Modell läuft dann mit einer Wandbehandlung, die Sie nicht gewählt haben.","**Das Wandnetz verfeinern und dabei Standard-Wandfunktionen nutzen.** Die erste Zelle rückt in den Übergangsbereich, und das Ergebnis wird schlechter.","**y+ am Mittelwert beurteilen.** Sehen Sie sich die Verteilung auf den Flächen an, auf die es ankommt.","**Zwei Modelle auf zwei verschiedenen Netzen vergleichen.** Der Unterschied gehört dann ebenso zum Netz wie zum Modell.","**Vom Turbulenzmodell erwarten, dass es ein Netzproblem behebt.** Kein Modell gleicht zu grobe oder zu stark verzerrte Zellen aus.",{"id":147,"title":148,"paragraphs":149},"short-version","Die Kurzfassung",[150],"Entscheiden Sie, wie Sie die Wand behandeln. Das ist eine Entscheidung über das Zellbudget und darüber, ob Ablösung oder Wärmeübergang wichtig sind, und sie wählt das Modell weitgehend für Sie. Berechnen Sie dann die Höhe der ersten Zelle, vernetzen Sie danach und prüfen Sie das tatsächlich erreichte y+.",[152,155,158],{"href":153,"label":154},"https:\u002F\u002Fdoi.org\u002F10.2514\u002F3.12149","Menter (1994), AIAA Journal: two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications",{"href":156,"label":157},"https:\u002F\u002Fdoi.org\u002F10.1016\u002F0045-7825(74)90029-2","Launder and Spalding (1974), Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering: the numerical computation of turbulent flows",{"href":159,"label":160},"https:\u002F\u002Fturbmodels.larc.nasa.gov\u002F","NASA Langley Research Center: Turbulence Modeling Resource",1791759708358]