Facilitating advanced spectral element simulations of wall-bounded flows
Tid: To 2025-10-23 kl 10.15
Plats: F3, Lindstedtvägen 26
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/67397349774
Språk: Engelska
Ämnesområde: Teknisk mekanik
Respondent: Ronith Stanly , Strömningsmekanik, FLOW
Opponent: Professor Sylvain Laizet, Imperial College, London, England
Handledare: Professor Philipp Schlatter, Strömningsmekanik; Professor Stefano Markidis, Beräkningsvetenskap och beräkningsteknik (CST); Doctor Timofey Mukha, Computer, Electrical and Mathematical Sciences and Engineering Division, King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), 23955-6900 Thuwal, Kingdom of Saudi Arabia.
QC 250930
Abstract
Det övergripande målet med denna avhandling är att möjliggöra noggranna simuleringar av väggbundna strömmar vid höga Reynolds-tal, representativa för de förhållanden som återfinns i verkliga ingenjörstillämpningar. För att uppnådetta krävs framsteg på flera områden, från metodutveckling till datoranpassning och tillämpning på relevanta strömningsfall.
För det första presenteras nya numeriska metoder för skalanupplösande simuleringar av väggbunden turbulens. Dessa metoder gör det möjligt att på etteffektivt sätt simulera turbulenta gränsskikt vid godtyckligt höga Reynolds-tal och att upprätthålla simuleringarna under långa tidsperioder. Vidare utvärderas befintliga inflödesmetoder för turbulens med särskilt fokus på deras lämplighet för aeroakustiska prediktioner, där en fysiskt konsekvent representation av turbulenta strukturer är avgörande.
För det andra undersöks skalanupplösande simuleringars förmåga att utnyttjanya beräkningsarkitekturer. I synnerhet analyseras känsligheten hos dessasimuleringar för reducerad numerisk precision, en egenskap som blir allt vanligare i modern högprestandaberäkning. Detta ger viktiga insikter i av vägningen mellan noggrannhet och beräkningseffektivitet vid framtida beräkningsplattformar.
Slutligen tillämpas metoderna på kanoniska men ingenjörsrelevanta fall som kombinerar fundamentalt fysikaliskt intresse med praktisk betydelse. Direkta numeriska simuleringar genomförs för strömning över en Boeing speed bump samt för en drönarrotor vid måttliga Reynolds-tal. För Boeing speed bump analyseras gränsskiktets fysik i detalj, vilket ger nya insikter om samspelet mellan geometriinducerade tryckgradienter och turbulenta strukturer. Simuleringarnaav drönarrotorn utgör i sin tur ett första steg mot att tillämpa skalanupplösande metoder på realistiska aerodynamiska konfigurationer där både prestanda ochbuller är av intresse.
Sammanfattningsvis spänner avhandlingens bidrag från metodutveckling och datorarkitektoniska utvärderingar till tillämpning på kanoniska testfall. Därmed läggs en grund för skalanupplösande simuleringar av väggbunden turbulens under förhållanden som är direkt relevanta för ingenjörsmässig design.