A comparison between metric computation strategies for isotropic mesh adaptation

The objective of the thesis is to evaluate the differences between two isotropic mesh adaptation strategies with different metric computational methods. This requires a common framework so a C++ library has been created to implement the metric computation process on the flow solver SU2. The first method considers the projected gradient of a flow quantity over an edge as the error estimator. An adaptive refinement is applied to the grid points in this case. The second one considers only the gradient of a flow quantity without its projection and it applies a fixed refinement to each node of the grid. Two test cases were considered. The first test case is the transonic flow over the RAE2822 airfoil. The second one is the transonic flow over a multi-component airfoil. Both cases are characterized by a strong shock-boundary layer interaction, a typical challenge for CFD. The analysis of the results focuses on the capability of the different strategies to accurately capture the relevant flow features. An evaluation of the numerical behavior and of the computational efficiency of the methods is also proposed. The results show that the strategy based on the projected gradient of a flow quantity offers a better compromise between the physical capabilities and the computational cost for the applications investigated.

L’obbiettivo della tesi è l’analisi delle differenze tra due metodi di adattazione isotropici con diverse strategie per il calcolo della metrica. Ciò necessità di un ambiente di lavoro comune quindi è stata creata una libreria C++ per implementare il processo di computazione della metrica sul software SU2. Il primo metodo considera come stima dell’errore la proiezione del gradiente di una quantità numerica del flusso sul lato di un elemento. Per questa strategia è stato applicato un raffinamento adattivo. Il secondo metodo invece considera solo il gradiente di una quantità del flusso e fa uso di un raffinamento fisso e definito a priori per ogni punto della griglia. Due test case sono stati presi in considerazione. Il primo test case consiste nell’analisi del flusso transonico sul profilo RAE2822. Il secondo invece consiste nell’analisi del flusso transonico su un profilo a tre elementi. Entrambi i casi studiati sono caratterizzati da una forte interazione tra l’onda d’urto e lo strato limite del profilo, un problema tipico per la CFD. L’analisi dei risultati si concentra sulla capacità di identificare i fenomeni rilevanti del flusso sotto esame da parte di entrambi i metodi considerati. Inoltre, è stata anche effettuata una valutazione riguardante le capacità numeriche e l’efficienza delle due strategie. I risultati dimostrano che il metodo basato sulla proiezione del gradiente offre un compromesso migliore tra risultati ottenuti ed efficienza computazionale per i casi analizzati.