Ενσωμάτωση μη-γραμμικών μοντέλων ιξώδους τύρβης και μοντέλων τάσεων Reynolds σε επιλυτή τρισδιάστατων ασυμπίεστων και συμπιεστών ροών

Abstract

In this PhD thesis new advanced turbulence models, non-linear eddy viscosity models (NLEVM) and Reynolds stress transport models (RSM), are analyzed and incorporated in a new parallel solver for three dimensional flows. Furthermore, a new non-linear eddy viscosity model is derived and developed which is dedicated to transitional flows. The effects of compressibility are also taken into account in order to make the solver and all turbulence models capable of computing compressible transonic flows. Finally, an application of a complex three dimensional flow is presented which concerns the flow development and the vortex breakdown control on the suction surface of a Delta wing with the use of jet-flaps.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή γίνεται η ανάπτυξη και ενσωμάτωση εξελιγμένων μοντέλων τύρβης (EVM και RSM) σε έναν τρισδιάστατο παραλληλοποιημένο επιλυτή ροής. Τα πολύπλοκα φαινόμενα της στοχαστικής διακύμανσης των μεγεθών της ροής μοντελοποιούνται με τα αναπτυσσόμενα μοντέλα τύρβης, που είναι χαμηλού αριθμού Reynolds (EVM και RSM), ενώ γίνεται έλεγχος της αξιοπιστίας τους και άμεση σύγκριση των προς επίλυση μεταβλητών με διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα σε πολυσύνθετες ροές. Παράλληλα, εξάγεται ένα μη-γραμμικό μοντέλο ιξώδους τύρβης που βασίζεται σε βασικές αρχές μοντελοποίησης κυρίως για μεταβατικές ροές. Επίσης, ενσωματώνεται με κατάλληλες μεθοδολογίες και η μεταβολή της πυκνότητας ώστε να είναι δυνατή η εφαρμογή του επιλυτή και στην περιοχή των συμπιεστών ροών. Τέλος, παρουσιάζεται μια εφαρμογή που εξετάζει την ανάπτυξη του πεδίου ροής και τον έλεγχο της αποδόμησης των αναπτυσσόμενων δινών στης επιφάνεια μιας πτέρυγας Δέλτα με έγχυση ρευστού στην ακμή φυγής.