Kursplan för Turbulensmodellering

MTF072 Beräkningsmetoder inom strömningsmekanik eller TME225 Strömningsmekanik, fortsättningskurs
eller någon motsvarande kurs

Syftet med kursen är att studenterna skall utveckla fördjupad kunskap och förståelse för moderna
avancerade turbulensmodeller för simulering av instabila flöden.

• Redogöra för olika RANS turbulensmodelelr såsom k-eps, k-omega, Reynodsspämningsmodel, algebraisk  Reynodsspämningsmodel, V2F model, k-omega SST
  
• Förstå och beskriva skillnaden mellan LES , RANS, URANS, DES och hybrid- LES - RANS

• Ta fram de exakta transportkvationersn för turbulens med hjälp tensornotation.

• Beskriv modellantaganden med hjälp tensornotation i turbulensmodeller.

• Identifiera och tolka olika termer i turbulensmodeller.

• Beskriva skillnaden mellan upplösta och modellerade Reynoldsspänningar

• Beskriva olika metoder för att hantera problem med LES nära väggar

• Beskriv fördelarna med Reynoldsspänningsmodeller jämfört med virvelviskositetsmodeller

• Härleda  V2F modellen

• Återge de olika rumsliga filterteknikerna i LES

• Ta fram SGS-modeller med hjälp tensornotation
  

• Förstå och beskriva begreppet modellerad (exempelvis SGS) dissipation mellan upplösta och modellerade skalor

• Beskriva metoden för att föreskriva instationära, fluktuerande inloppsrandvillkor

• Kunna genomföra en simulering med en kommersiellt CFD-kod

• Hur ska jag göra mitt nät ?

• Varför ska man LES använda ett icke-dissipativt diskretiseringsschema?

• Är det nödvändigt att använda centralt diskretiseringsschema i DES och URANS?

• Vad är det för skillnad mellan LES och instationär RANS?

• Vilka turbulensmodeller kan jag använda i DES och instationär RANS?

• För att öka numerisk stabilitet, kan en turbulensmodell med hög dissipation användas?

• Hur föreskriver jag inloppsrandvillkor?

• Inloppsrandvillkor: kan jag använda stationära inloppsrandvillkor? vilket är bäst, syntetiserad turbulens eller inloppsrandvillkor från en DNS?

• När är strömningen fullt utvecklad så att jag kan börja tidsmedelvärda?

• Hur länge behöver jag tidsmedelvärdera ?

• Är det tillräckligt om jag får ett noggrannt medelhastighetsfält eller behöver jag också noggranna upplösta turbulenta spänningar ?

• Hur gör jag för att uppskatta kvaliteten på min LES eller hybrid LES-RANS? Spectra? 2-punktskorrelationer? SGS-dissipation?

Den viktigaste nackdelen/flaskhalsen i LES är kravet att använda ett mycket fint rutnät nära väggarna. Rutnätet skall vara fint i alla riktningar, inte bara i riktningen normalt mot väggen. En stor del av forskningen om LES är idag fokuserad på att ta sig runt denna flaskhals. Ett sätt är hybrid-LES-RANS-metoden. I denna metod används RANS nära väggar och LES används i den återstående delen av domänen.


För mer information

Föreläsare hemsida

E-bok som kan laddas ner från kurshemsidan.