Formulazione DG-LES per flussi turbolenti comprimibili : modelli e validazione in un canale piano

This thesis deals with a DG-LES formulation for compressible turbulent flows. Such a formulation couples a numerical method based on Discontinuous Galerkin finite element method (DG) with a Large-Eddy Simulation (LES) approach to turbulence. A new modelling strategy for turbulent diffusion is proposed within Germano's dynamic procedure: this term is built in complete analogy with classical Smagorinsky models for stress tensor and heat flux. In addition, a new dynamic anisotropic model is developed: all subgrid quantities are defined through well suited coefficients of tensorial form, still keeping the same structure used in the classical dynamic modelling. The validation is presented for a subsonic compressible plane channel flow with isothermal walls. The comparison with DNS data available in literature makes it possible to evaluate the performances of the proposed turbulence models in relation to a wide range of statistics output.

In questo lavoro di tesi viene presentata una formulazione DG-LES per flussi turbolenti comprimibili, all'interno della quale un metodo numerico agli elementi finiti Galerkin discontinui (DG) viene accoppiato con l'approccio della simulazione a grandi vortici della turbolenza (LES). Nell'ambito della procedura dinamica di Germano, si propone un nuovo modello per il termine di diffusione turbolenta, costruito in completa analogia con i modelli classici di Smagorinsky per il tensore degli sforzi e per il flusso di calore. Si sviluppa inoltre un nuovo modello dinamico anisotropo, in cui le quantità sottogriglia vengono definite per mezzo di opportuni coefficienti di natura tensoriale, mantenendo tuttavia la stessa struttura ipotizzata con la modellazione dinamica classica. La validazione viene condotta per un flusso comprimibile subsonico in un canale a pareti piane, parallele e isoterme. Il confronto con una DNS disponibile in letteratura consente di valutare il comportamento dei diversi modelli formulati in relazione ad un ampio numero di grandezze statistiche.