Slip wall closure model for large eddy simulations : application to PoliMi wind tunnel

The objective of the present work is the study of wall models for Large Eddy Simulations and their application to the treatment of the roughness set-up used at the PoliMi Wind Tunnel for reproducing the Atmospheric Boundary Layer. This study can be used for generating inflow boundary conditions for the simulations of wind-structure interactions experimentally studied in the PoliMi Wind Tunnel . Different wall models are presented and categorized. Then a slip wall closure model has been chosen and implemented in the numerical framework OpenFOAM. Before treating the Wind Tunnel chamber geometry set-up, the wall model is applied to two test cases: the channel flow and the backward facing step. Results are compared to Direct Numerical Simulations in order to validate the model and to find general values for the parameters that characterize the wall closure. The wall model is then applied to the PoliMi Wind Tunnel set-up leading to good results in terms of accuracy and computational requirements compared to previous simulation of the same geometry but without wall treatment.

L’obiettivo di questa tesi `e lo studio di modelli a parete per le simulazioni a grandi vortici (Large Eddy Simulations) e la loro applicazione al trattamento del set-up della Galelleria del Vento del Politecnico di Milano per la riproduzione dello strato limite atmosferico. Questo studio puo` essere utilizzato per generare condizioni di inflow per le simula- zioni di interazioni vento-struttura studiate sperimentalmente nella Galleria del Vento del PoliMi. Vari modelli sono presentati e classificati e tra questi uno `e stato scelto ed imple- mentato nel framework numerico OpenFOAM con il quale abbiamo effettuato le simulazioni. Prima di trattare la geometria della galleria del vento, il modello e’ stato applicato a due casi test: il canale piano e il backward facing step. I risultati sono stati confrontati con le simulazioni numeriche dirette per convalidare il modello e trovare i valori migiori per i parametri che caratterizzano la condizione al bordo. Il modello e’ stato quindi applicato alla geometria della Galleria del Vento portan- do a buoni risultati in termini di precisione e requisiti computazionali rispetto a precedenti simulazioni della stessa geometria ma senza modello a parete.