CFD modelling of air pollutant dispersion

In this master thesis project an overall procedure for solver evaluation with a finite-volume code (Open FOAM ) is carried out to deal with atmospheric boundary layer simulations. The aim is to build an open-source tool able to handle incompressible unsteady flows with dispersion of substances in the low troposphere for micro-scales applications, with defined associated accuracy level. Due to the enormous problem complexity, it is decomposed in several sub- problems. Benchmark tests for each sub-problems are identified alongside with performance evaluation techniques. The main body of the project focuses on the differences in accuracy and computational cost going from a steady-state analysis to an unsteady one considering unsteady Reynolds Average Navier-Stokes (URANS) equations, employing a Scale Adaptive (SA) technique. The base turbulence model is the kOmegaSST consisting of the blending of the standard k-Epsilon and k-Omega models.

In questo progetto di tesi viene definita una procedura per la validazione di un risolutore numerico nell'ambiente di lavoro a volumi finiti di OpenFOAM, al fine di gestire simulazioni fluidodinamiche nello strato limite planetario. L'obiettivo è quello di costruire uno strumento open source in grado di operare con flussi instazionari, incomprimibili con dispersione di sostanze nella bassa troposfera per applicazioni su micro-scale, con un associato livello di accuratezza. A causa dell'enorme complessità del problema questo viene scomposto in diversi sottoproblemi. Per ogni sottoproblema vengono identificati i relativi benchmark insieme ad opportune tecniche per la valutazione delle prestazioni di un modello numerico. Il progetto si concentra principalmente sulle differenze di accuratezza e costo computazionale passando da un'analisi di stato stazionario a una instazionaria, considerando Unsteady Reynolds Average Navier-Stokes (URANS) con una tecnica di tipo Scale-Adaptive (SA). Il modello di turbolenza di riferimento è il kOmegaSST, che costituisce l'unione dei modelli k-Epsilon e k-Omega.