Il metodo immersed boundary nella libreria OpenFOAM

One of the most critical aspect in mesh generation used to simulate flows around obstacles is to manage the flow near the wall. Methods generally used are body-fitted; the mesh is created and modified near the obstacle. Another category exists: immersed boundary method in which this issue is overtaken creating a mesh that does not take into account the presence of the obstacle and simulating the effect of the existence of the body by introducting forces that mimic the effect of the ostacle. After a decription of the immersed boundary methods and the physical phenomenon that will be investigated, this work illustrates algorithms used from both theoretical and practical view points (how they are implemented in OpenFOAM) and proposes a validation of a built-in solver (icoIbFoam) for the validation is considered a laminar flow around a cylinder in a steady and an unsteady case is considered, comparing the results obtained by the IB method to those obtained with a body-fitted mesh and those found as benchmark.

Uno degli aspetti più critici nella generazione di griglie per la simulazione di correnti attorno ad un ostacolo è la gestione della corrente in prossimità della parete dell’ostacolo stesso. I metodi classicamente utilizzati sono quelli a griglia conforme, cioè quelli in cui la griglia si adatta e si modifica in prossimità dell’ostacolo. Esiste però una categoria di metodi, quelli Immersed Boundary, in cui il problema viene superato generando una griglia che non tiene conto della presenza dell’ostacolo e simulandone la presenza mediante l’introduzione di forze che mimano l’effetto del corpo sulla corrente. La tesi, dopo una descrizione dei vari metodi immersed boundary e del fenomeno fisico che si andrà ad analizzare, illustra gli algoritmi utilizzati sia dal punto di vista teorico che pratico (come sono sviluppati in OpenFOAM) e propone una validazione di un solutore built-in (icoIbFoam) che implementa il metodo a contorno immerso. Per la validazione si considera una una corrente bidimensionale e laminare attorno ad un cilindro sia per un caso stazionario che instazionario confrontando i risultati ottenuti tramite il metodo suddetto con quelli ottenuti con un metodo a griglia conforme e quelli riportati in letteratura